重型钢轨轨端裂纹失效机制探讨

采用宏观力学试验与微观分析方法相结合，对重型钢轨轨端裂纹的失效机制进行探讨，研究表明，轨端裂纹与轨端冶金质量，机械损伤及养护不良有关，本文还对防止轨端裂纹脆断的措施提出了具体的建议。     

高等级沥青路面表面裂纹扩展规律研究

针对路表小裂纹的实际状况,将小裂纹视为钱币型,建立了含小裂纹的三维力学计算模型,应用断裂力学的基本原理,研究了表面裂纹前缘各点J积分随荷载与裂缝的不同位置、不同加载方式及路面结构参数的变化规律。     

钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生仿真

为建立适用于钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生分析方法,以Roe-Siegmund循环内聚力模型为基础,考虑混合加载模式下的内聚力参数转换,对ABAQUS进行二次开发,形成反映疲劳累计损伤的VUMAT子程序;通过试验数据获得了Q345钢材对应的焊接区域材料内聚力参数,基于Voronoi图法、焊接区域晶粒微观形态与力学特性建立了U肋-盖板焊缝焊趾处微观晶粒组织,并与宏观二维平面应变模型合并,模拟了多尺度疲劳裂纹萌生;结合等效结构应力法和线弹性断裂力学裂纹扩展理论,考虑初始缺陷形态和疲劳断裂临界标准反推了不同应力水平下的累积内聚力长度,进而得到疲劳裂纹萌生寿命的计算方法。分析结果表明：采用提出的方法模拟U肋-盖板焊缝焊趾裂纹萌生行为时,裂纹在焊趾处萌生并垂直于顶板表面进行扩展,形成了穿晶断裂模式,微观晶粒组织应力分布随裂纹萌生及短裂纹扩展而不断变化,且随着微观晶粒组织分布和力学特性的随机性变化,仿真结果中的短裂纹扩展路径细节与临界循环次数均不相同;反推得到的累积内聚力长度随初始缺陷形状比、长裂纹扩展临界深度、微观晶粒组织分布及其力学特性以及所处应力幅值的不同产生变化,考虑上述因素获取的累积...     

钢桥面板顶板-U肋焊缝裂纹萌生特征及扩展规律

【目的】研究轮载作用下钢桥面板顶板-U肋焊缝裂纹的萌生特征及扩展规律。【方法】通过有限元方法建立钢桥面板节段模型,分析了不同轮载位置下构造的变形特征,明确了轮载位置与典型变形特征的对应关系,相应建立了3种局部简化模型。在局部模型的基础上根据应力分布确定了裂纹萌生特征,并基于断裂力学进行裂纹扩展三维数值模拟。【结果】模拟结果表明,在以顶板为主的变形条件下,顶板焊趾和顶板焊根的最大主应力明显大于U肋焊趾处,裂纹产生后Ⅰ型应力强度因子远高于Ⅱ型和Ⅲ型;在以U肋为主的变形条件下,顶板焊根和U肋焊趾处的最大主应力垂直于U肋厚度方向,裂纹产生后Ⅱ型和Ⅲ型应力强度因子占Ⅰ型应力强度因子K的20%～30%。【结论】实桥中轮载偏离焊缝正上方时,疲劳裂纹易从顶板焊根和顶板焊趾处萌生且沿顶板厚度方向扩展,以Ⅰ型裂纹为主;当轮载位于焊缝正上方时,疲劳裂纹易从顶板焊根和U裂焊趾处萌生并大致垂直U肋腹板扩展,属于Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹,且扩展速率较快。     

铁路钢轨裂纹萌生的键型近场动力学预测模型

为克服经典连续介质力学在解决不连续问题时的困难,采用近场动力学方法预测铁路钢轨的裂纹萌生,以避免数学构架在不连续处的失效问题;建立了考虑轨枕支承作用的钢轨形变分析模型,分析了模型参数合理取值及收敛性,计算了车轮滚动接触荷载下的钢轨位移;根据近场动力学损伤理论,以键伸长率为指标,分别研究了车轮全滑动、粘着-滑动及无摩擦状态对铁路钢轨裂纹萌生的影响规律。计算结果表明:近场动力学模型和经典连续介质力学模型的钢轨形变计算结果十分吻合,最大计算误差均在8%以内,验证了所建近场动力学模型的正确性;当裂纹萌生于钢轨轨头时,其启裂位置不在钢轨表面,而在钢轨表面以下约2 mm的位置,与现场观察结果一致,验证了近场动力学方法在模拟铁路钢轨疲劳裂纹萌生时的适用性;当车轮荷载位于钢轨跨中时,在车轮状态由全滑动向无摩擦转变的过程中,钢轨疲劳裂纹的萌生起点位置由轨头转移到轨底、由接触斑前端转移到接触斑中心,裂纹类型由局部滚动接触疲劳裂纹转变为整体结构疲劳裂纹,键最大伸长率由1.1×10-3降低到8.1×10-4,因此,增大切向接触应力会降低钢轨裂纹萌生寿命;当车轮荷载位于轨枕上方时,随车轮滚动状态的改变,钢轨裂纹的萌生位置始终位于轨头。      

对“八字裂纹”的断裂力学分析

本文用线弹性断裂力学方法对于在锅炉汽包及尿素合成塔纵焊缝 (电渣焊) 中出现的“八字裂纹”在超载水压试验中的脆断安全性进行了研究。以椭圆片状深埋裂纹 (包括作为其特例的圆片状深埋裂纹和贯穿裂纹) 作为实际裂纹的力学模型,对于可能存在于纵焊缝中的纵向、横向、45°斜向三条件下的裂纹,在其尖端处的应力强度因子K_1及等效应力强度因子K_1~*的表达式作了具体分析。并结合对670吨锅炉汽包实例的计算,提出了在超载水压试验中,以上诸条件下裂纹的安全尺寸图线,供某电厂在安装这类锅炉汽包时,判断其纵焊缝中经探伤发现的裂纹是否有必要进行退修,作为参考。     

基于光纤传感技术及数值模拟的钢桥环氧沥青路面的断裂行为

用分布式光纤传感技术来研究环氧沥青混合料的断裂行为。通过布里渊光时域反射仪对组合梁结构进行荷载试验,来观察应变的分布变化与裂纹的扩展。此外,为了分析环氧沥青的力学特性,建立了复合梁结构的有限元模型。实验结果表明,随着荷载的增加,裂纹扩展不稳定,且较大的荷载会产生较深的裂纹。另外,计算结果表明,裂纹尖端的力学响应随着裂纹扩展的变化而变化,而裂纹损伤最严重的区域是位于复合梁两侧。     

车轮次表面裂纹力学特性分析

为了研究车轮次表面裂纹的力学特性,利用ANSYS软件建立了轮轨接触的有限元模型,分析了车轮纯滚动时裂纹尖端应力随车轮运动时的变化规律,研究了轮轨蠕滑系数对裂纹尖端应力的影响.结果表明:当裂纹位于轮轨接触区域上方时,裂纹尖端的von Mises应力和切应力变化十分剧烈,其值分别是无裂纹时的3.2倍和21.7倍;在轮轨初始接触时,最大von Mises应力不是发生在裂纹尖端,而是出现在裂纹尖端的后方位置处;裂纹尖端von Mises应力和切应力峰值随着轮轨蠕滑系数的增大而逐渐增大.研究结果显示车轮次表面裂纹对应力影响很大,因而在车轮制造及检测中要密切关注裂纹状态,以防发生事故.     

铝合金焊接凝固过程应力应变及凝固裂纹数值模拟

建立了一种焊缝凝固裂纹力学分析模型。在焊缝凝固过程中，对固液混合区金属采用了基于流变力学观点建立的力学木构方程，在焊接凝固过程应力应变分析的基础上，编制了数值计算源程序。计算了铝合金ＬＹ１２ＣＺ不同熔敷焊接（Ｂｅａｄ－ｏｎ－ｐｌａｔｅＷｅｌｄｉｎｇ）条件下焊缝凝固过程的应力应变，并进行了凝固裂纹的预测。计算结果定量地揭示了焊缝凝固过程应力应变的变化规律，并从力学角度揭示了焊接条件对焊接凝固裂纹形成的影响。     

铁路正交异性桥面上承钢桁梁典型病害分析及加固方法研究

以铁路32 m正交异性板桥面上承钢桁梁为研究对象,对典型裂纹病害进行分类描述。利用ANSYS软件,采用板壳单元,建立空间有限元模型,开展正常条件及极端条件下力学行为分析,按照设计规范计算得到开裂位置处局部点疲劳应力幅。通过考察各典型连接细节的构造特点及受力行为,结合数值模拟结果,对各典型病害的开裂原因进行分析。针对各类病害具体特征,参考国内外钢桥病害整治方案,对正交异性板桥面上承钢桁梁进行加固改造。结果表明:焊接缺陷、面外变形及支座脱空是该类桥梁出现裂缝病害的主要原因;通过高强螺栓拼接角钢增加连接细节局部刚度可有效提高结构疲劳强度,达到结构加固改造目标。     

无网格对称粒子法中两类热边界条件的处理

第二、三类边界条件对无网格对称粒子法求解瞬态热传导问题的计算精度和稳定性有重要影响。提出一种有效的方法来处理这两类边界条件。该方法采用统一表达式描述两类边界条件,并将边界粒子分为光滑域内的边界粒子和非光滑域的边界粒子。对于前者,在温度导数的对称粒子近似中引入边界条件方程,精确地施加边界条件;对于后者,根据其相邻粒子的温度导数,采用具有一阶连续性的粒子近似,计算出其温度导数。应用该方法计算了一个数值算例。计算结果与解析解和有限元法的计算结果符合良好,且计算误差随时间呈下降趋势,说明该方法具有良好的精度和稳定性。     

物理大地测量边值问题的自然边界元解法

物理大地测量边值问题是物理大地测量学的核心问题和理论基础.在数学上表示为Laplace方程的以大地水准面为边界面的第三外部边值问题,即Stokes边值问题.文中在物理大地测量Stokes边值问题的球近似下,将Stokes边值问题转化为Neumann外问题,用自然边界元法,对Neumann外问题进行自然边界归化,得到自然边界积分方程,再求自然边界积分方程的数值解,并给出了一个算例.     

二阶Volterra—Hammerstein型非线性积分微分方程的周期边值问题及其应用

研究了二阶Volterra-Hammerstein型非线性积分微分方程的周期边值问题：u＂=f(t,T,u,u,u＇),u(0)=u(1),u＇(0)=u＇(1),得到了解的存在性，并将所得结果应用于三阶，四阶边值问题。     

Banach空间中含有间断项的一阶周期边值问题整体解的存在唯一性

利用半序方法,只用上解或下解得到Banach空间中含有间断项的常微分方程一阶周期边值问题在[0,a]（a〉0）上整体解的两个存在唯一性结果,这两个结果是独立的新结论．     

由近似边界进行边缘改善的几种珠子链算法的分析和比较

本文提出了由近似边界确定物体边界的简易珠子链算法,该算法较珠子链算法和改进珠子链算法简单。试验证明:加上约束条件的简易珠子链算法比不加约束条件的改进珠子链算法算法精确。     

大地测量混合边值问题的自然边界元解法

在物理大地测量边值问题的球近似下.将大地测量混合边值问题转化为Neumann外问题,用自然边界元法,对Neumann外问胚进行自然边界归化,得到自然边界积分方程,再求自然边界积分方程的数值解.在球界面下,利用自然边界元方法,将大地测量混合边值问题的求解,转化为线性方程组的求解,而线性方程组的解存在惟一稳定,因而大地测量混合边值问题的解存在惟一稳定.     

嵌入理论体系性研究

嵌入性问题的提出为社会学的经济分析开拓了广阔的空间,也为经济学和管理学提供了分析问题的新思路。但是目前对嵌入理论存在理解不够和滥用两种倾向,主要原因是没有从嵌入理论的本源出发,对该理论进行系统性剖析。综合国外研究可以发现,信任机制和公司边界问题是嵌入理论研究的主要内容,可以借助嵌入理论,从社会网络的视角进行分析。嵌入分析有多种分类方式,而关系嵌入和结构嵌入是嵌入分析的主要手段,可以涵盖嵌入分析的所有内容。交易成本经济学（TCE）和基于资源的观点（RBV）与嵌入分析的结合使该理论更加贴近经济学和管理学的理论体系。本文通过对上述嵌入内容、手段和发展趋势的梳理,尝试系统性理解嵌入理论,以求对该理论进行更好的应用。     

EFFECTIVE SHIELDING OF UNIDIRECTIONAL CURRENT GENERATED MAGNETIC FIELDS

Introduction　　 Environmentalelectromagnetic fields are ofin-creasing concern.Passive shielding is often em-ployed to reduce magnetic fields. Cylindricalshielding geometry is widely employed in powerin-dustry such as protective pipes,cable ducts andlightning down- conductors. Although shielding ef-fects of such conducting shells on magnetic fieldshave been recognized in recent decades,most ofthe studies have been devoted to the case of“dipole” ( opposite equal currents) sources or bal-anced…     

考虑网格自动划分求敏度的边界元法

设计了一种网格自动划分中考虑结构几何边界特点来保证精度的工程实用方法；在优化等重分析类算法中将敏度分析与之相关不会产生传统方法中因对计算结果圆整而产生的误差，可以方便地把计算结果直接用于工程结构。     

PML吸收边界条件在孔缝耦合模拟中的应用

用时域有限差分法(FDTD)模拟超宽带(UWB)脉冲入射时与目标腔体上的孔缝相耦合的过程，用单轴各向异性的完全匹配层(PML)吸收边界条件截断时域有限差分网格．通过分析目标腔体中的特定网格点并根据计算网格空间的对称性，得出了UWB脉冲通过窄缝耦合进目标，在整个腔体内发生谐振的规律．所得数值结果与前人的结论一致，表明单轴各向异性的PML吸收边界条件适用于解决电磁脉冲与孔缝耦合问题．