BFRP布加固钢筋混凝土梁的变幅疲劳寿命试验研究

通过5根钢筋混凝土梁的抗弯疲劳试验,研究玄武岩纤维布、玄武岩/碳混杂纤维布、玻璃/碳混杂纤维布加固梁的变幅疲劳寿命,并根据Miner损伤理论、修正Miner损伤理论和Corten-Dolan损伤理论,对承受变幅疲劳载荷作用的FRP加固钢筋混凝土梁进行了疲劳寿命估算。结果表明,粘贴纤维布对钢筋混凝土梁的抗疲劳性能有极大改善,能显著提高梁的疲劳寿命;3种损伤理论估算出的寿命均偏安全,以修正Miner损伤理论的精度最好。建议在实际工程应用中采用修正Miner损伤理论进行FRP加固钢筋混凝土受弯构件的变幅疲劳寿命估算。     

基于Corten-Dolan累积损伤准则的等效等幅疲劳应力幅值计算方法

利用Miner线性累积损伤准则和Corten-Dolan累积损伤准则,按照多级变幅荷载或随机荷载损伤度相等的原则,推导出了等效的等幅疲劳应力幅值计算公式,介绍了该公式应用于疲劳细节评估或疲劳寿命估算的方法。利用钢筋混凝土梁疲劳试验得到的S-N曲线和S-N方程,针对同批3根钢筋混凝土梁的随机疲劳试验结果,对该公式及方法进行了检验。结果表明,该公式计算结果具有较高的精度,与试验结果较接近且偏安全。该公式操作较方便,适合工程应用。     

低应力幅值对钢桥疲劳性能的影响研究

为研究低应力幅值对结构构件疲劳性能的影响,对各国疲劳设计规范的疲劳设计曲线的不同形式进行了深入细致地比较和研究。研究结果表明:各国疲劳设计规范中的疲劳曲线的主要不同在于疲劳曲线在常幅疲劳极限处斜率是否改变以及是否设置变幅疲劳极限。对应于常幅疲劳极限处曲线斜率的改变,意味着在低于常幅疲劳极限的低应力幅值对构件的疲劳寿命仍然存在影响,只是影响程度有所减弱;设置变幅疲劳极限,则意味着当应力幅值小于一定程度时,对构件的疲劳寿命没有影响,对结构的疲劳性能无损伤作用。该研究结论可为我国公路钢结构桥梁设计规范的制定奠定一定的理论基础。     

铝合金点焊接头疲劳性能研究及寿命分析

为了支持多环形纹路表面电极帽式铝合金点焊接头在车辆正向开发中的设计应用,设计并开展了一系列的铝合金点焊接头疲劳试验研究和疲劳寿命预测方法研究。过程中获得了点焊接头的载荷-寿命对应关系,总结了铝合金点焊接头疲劳强度受载荷方向、母材强度及厚度等因素影响的普遍规律,分析了铝合金点焊接头的疲劳失效破坏模式,并提出了评价铝合金点焊接头疲劳寿命的S-N曲线,可以有效指导铝合金点焊接头的抗疲劳设计开发工作。     

喷丸对钢板弹簧疲劳寿命的影响

本文简述了喷丸处理对钢板弹簧疲劳寿命的影响机理，分析了影响喷丸处理效果的因素，给出了一种考虑残余应力时钢板钢簧疲劳寿命的估算方法。     

无切口钢-UHPC组合桥面纵肋-横隔板接头疲劳性能

为解决正交异性钢桥面纵肋-横隔板接头疲劳开裂问题,根据正交异性钢桥面构造特点,提出了一种疲劳性能良好的新型无切口正交异性钢-UHPC组合桥面,能简化制造工艺,提高经济性能。基于ANSYS数值分析平台建立双尺度有限元模型,采用欧洲规范疲劳荷载模型III开展纵桥向移动加载,获得了纵肋-横隔板接头在3种典型横向位置下的轮载热点应力响应曲线。结合轮载作用下的应力云图和变形图,揭示了构造细节力学机理,评估了疲劳性能,并探讨了构造参数的影响。应力响应曲线表明:纵肋-横隔板接头在轮载作用下的应力响应以受压为主,局部效应显著,纵桥向应力影响线短,因而可根据轮载应力响应曲线识别轴组中的单轴。应力云图和变形图表明:构造细节在轮载作用下出现了显著应力集中,因新型桥面横隔板截面削弱较小,横隔板侧应力梯度小于纵肋侧。纵肋-横隔板接头应力最大点均不在纵肋正底部位置,而是与纵肋中心线成一定角度。由于纵肋-横隔板接头与面板距离较大,UHPC层和面板厚度对其疲劳性能改善并不明显。增加横隔板厚度能减小横隔板侧应力幅,但会增加纵肋侧应力幅,横隔板厚度可取10 mm。增大纵肋腹部厚度可有效减小纵肋侧应力幅,16 mm的纵肋腹部厚度可使得纵肋-横隔板接头实现无限疲劳寿命。     

基于有限元的复合钢混凝土桥梁热点应力分析

复合钢混凝土桥梁在其使用周期中受交通荷载影响产生显著动态影响,此时焊接接头是桥梁最薄弱部位之一。采用热点应力法(HSM),对考虑车速和路面粗糙度的焊接变形疲劳接头进行了疲劳寿命评估,用实体单元模拟焊接接头,建立三维动态车—桥互动模型。考虑桥式车辆与路面粗糙度动力相互作用,考虑全局和局部的应力和对疲劳寿命的高散射动态放大效应。局部方法表明,详细的局部应力定义是评估现有道路桥梁疲劳性能的基础。此外讨论了年交通量增长率对疲劳寿命的影响。     

复杂环境下对接焊缝疲劳性能数值分析

为了研究钢桥在复杂环境中焊接接头的疲劳性能,通过建立Q420qD钢板对接焊缝有限元模型,针对焊缝区域存在腐蚀、火灾的工况作用下,基于S～N曲线方法,对对接焊缝的疲劳寿命进行估算。结果表明:对接钢板焊接完成后在焊趾产生较大残余应力,焊缝经过热处理后焊趾残余应力降低61.8%;存在腐蚀坑的焊缝边缘产生较大应力集中现象;未处理过的对接焊缝疲劳性能明显高于规范公式计算值,而存在腐蚀坑损伤的对接焊缝疲劳性能大幅降低,焊缝经过热处理后其疲劳性能得到了改善。     

基于模糊理论的矿用自卸车车架疲劳寿命估算

鉴于低于但接近疲劳极限的应力,对构件是否产生损伤而影响其疲劳寿命这个问题存在一定的模糊性,针对某矿用自卸车车架,把模糊理论中的隶属函数引入其疲劳寿命估算,提出了模糊Miner方法。构建了车架有限元模型和整车刚柔耦合模型,分别通过车架应力试验和实车满载道路试验,验证了模型的正确性。根据矿山实际工况比例,由动力学分析得到各工况下车架的载荷谱,并根据材料疲劳寿命试验获得的S-N曲线和车架单位载荷应力分析,获取关键节点应力时间历程,对应力水平进行分级统计。经计算对比,采用模糊Miner方法比采用传统Miner方法估算的寿命更贴近实际情况。     

果子沟大桥Q370qE钢焊接对接接头的超声冲击试验研究

采用超声冲击技术对果子沟大桥Q370qE桥梁用钢焊接对接接头进行了全覆盖超声冲击处理(Ultrasonic Im-pact Treatment,UIT),并通过XRD、红山-10T型高频疲劳试验机等对UIT前后Q370qE焊接接头的表明形貌、残余应力、疲劳性能的变化进行了测试和分析。结果表明,UIT使左焊趾附近的残余压应力由-25.6 MPa增高达-240.8MPa,使右焊趾附近17.2MPa的残余拉应力转变为-196.3MPa的残余压应力;使焊接接头在应力R比为-1,应力范围为±270MPa的条件下,其疲劳寿命为22954,经超声冲击处理后焊接接头在相同条件下其疲劳寿命为46523。对比未处理试样,UIT处理试样的疲劳寿命至少提高了1倍多。     

基于虚拟试验场的汽车车身T型接头疲劳分析

为在概念设计阶段即能估计汽车结构的疲劳寿命,利用虚拟试验场技术建立具有真实接头的整车简化模型并组合虚拟试验路面模型;应用动态非线性显式分析软件LS-DYNA进行瞬态响应分析,获取车身结构动态应力的时间历程.以某微型车的C柱上接头为例,应用应变寿命法进行了T型接头结构的疲劳寿命分析,并对寿命短的部位进行改进设计,最后通过道路试验验证了分析的可行性和有效性.     

一种车用高强球墨铸铁的疲劳性能

本文针对一种新研制的高强度，高延伸率球墨铸铁材料进行了疲劳性能方面的试验研究。本文简略地介绍了测试疲劳性能的试验方法，通过使用升降法试验获得了材料的弯曲疲劳极限，证明该材料具有良好的疲劳性能，通过低周疲劳试验获得了应力－应变曲线和应变－寿命曲线，这些都是汽车有关零件疲劳设计和寿命预测重要的数据资料。     

复杂应力场下焊接接头疲劳寿命评估的热点应力法

为了研究复杂应力场对焊接接头疲劳寿命的影响规律,针对不同倾角(θ=0°,15°,30°,45°)全熔透承载角焊缝十字形焊接接头,进行了轴向拉伸疲劳试验和有限元数值模拟。采用线性外推法、二次外推法和1mm法来计算焊趾处的热点应力,通过有限元网格敏感性分析确定合适的网格尺寸,得到了热点正应力和热点剪应力集中系数随倾角的变化规律。分别基于等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法对焊接接头的疲劳寿命进行评估,并与试验结果进行对比。结果表明:当最小网格尺寸分别小于0.1t和0.03t时,外推法和1mm法可以忽略其对热点应力的影响;热点剪应力集中系数普遍大于热点正应力集中系数;随着焊缝倾角的增大,疲劳寿命越来越大,15°,30°和45°倾角的疲劳寿命试验结果分别是0°倾角的1.26,1.52和2.38倍;当焊缝倾角为30°和45°时,相互作用方程法和双参数临界面法预测的疲劳寿命误差较大且偏于危险,而等效应力法预测的疲劳寿命与试验值吻合较好且偏于安全,因此推荐采用线性外推法计算热点应力,用等效应力法来预测复杂应力场下焊接接头的疲劳寿命。     

凿岩台车伸缩臂材料的疲劳寿命研究

本文研究了凿岩台车伸缩臂材料在拉-拉或拉-压疲劳试验过程中平均应力与疲劳极限之间的关系。根据疲劳极限值导出等效理论疲劳极限与应力疲劳寿命估算公式,并通过引入频率因子对疲劳寿命公式进行修正,推出伸缩臂材料在不同频率条件下的应力疲劳寿命公式,并进行了试验验证。     

公路桥梁的疲劳评定

本文介绍了美国AASH－TO设计规范中公路桥梁疲劳评定的基本概念，从等效应力幅度与应力循环次数的关系为出发点并结合ADTT图推导出疲劳寿命估算的公式，然后采用实例说明了现有公路桥梁疲劳寿命预估的计算方法及一般步骤，旨在对我国公路桥梁的疲劳评定工作有所帮助。     

定侧压混凝土双轴拉-压疲劳累积损伤试验研究

在对有限预应力混凝土桥梁结构进行损伤分析与剩余寿命估算时,为了解混凝土在双轴波动拉-压应力作用下的疲劳强度和损伤特性,通过室内小尺寸的变截面棱柱体试件的双轴疲劳试验,得到了定侧压下混凝土等幅和变幅重复荷载作用下的轴心拉-压疲劳方程和疲劳变形特性。由等幅疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了相应的损伤演化方程;依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳损伤模型。研究表明:极限疲劳割线模量衰减率可作为混凝土发生拉-压疲劳破坏的标志;用规范化的疲劳变形模量定义损伤变量,建立的损伤累积模型,用于疲劳损伤分析和剩余寿命预测时具有较高的精度。     

随机载荷下汽车钢板弹簧疲劳设计方法

以路面不平度随机激励为输入，以钢板弹簧随机疲劳寿命估算为基础，对钢板弹簧的随机应力过程做了较深和的研究，最终提出了一种新的钢板弹簧参数设计方法。     

伶仃洋大桥锌-铝-稀土合金镀层钢丝腐蚀-疲劳耦合试验研究

深中通道伶仃洋大桥主缆采用?6 mm 2 060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝,为了解腐蚀-疲劳耦合作用对该类型钢丝疲劳寿命的影响,对其进行试验研究。在钢丝试样常规疲劳试验的基础上,结合伶仃洋大桥主缆的承载特征和海洋环境下的服役特点,对腐蚀疲劳试验的方法进行比选,最终采用了干湿交替腐蚀-疲劳循环耦合试验的新方法,研究不同应力变幅下主缆钢丝的腐蚀疲劳寿命、腐蚀状态及断口形态。结果表明：由于腐蚀和疲劳循环耦合作用,?6 mm 2 060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝抗疲劳性能有所降低,其疲劳应力变幅越大,疲劳循环次数降低幅度越大。当应力变幅为360 MPa时,在相当于4倍以上常规热镀锌钢丝盐雾腐蚀试验时间的腐蚀下,钢丝表面锈蚀超过30%,其应力循环次数为197万次,接近200万次。     

零部件大离散度疲劳寿命试验结果的处理方法

在道路试验条件下，汽车零部件疲劳寿命估算时往往出现很大的离散度。针对这种情况，提出了一种可行的、以小寿命影响为主、兼顾大寿命的处理方法，并在一辆１５ｔ自卸汽车半轴的疲劳寿命计算中应用了这种方法。     

正交异性钢桥面板的疲劳寿命评估

钢桥疲劳是由于各种车辆轮载反复作用引起的累积损伤过程，很容易疲劳开裂，因此疲劳验算是钢桥面板设计中的一项重要任务。利用静力试验的应力结果，并结合ANSYS有限元数值计算，提出了闭口纵肋正交异性钢桥面板的疲劳验算方案，在理论上对钢桥面板进行了寿命的具体分析。