高速客车SiCp/A356铝基制动盘材料的热疲劳裂纹形成与扩展试验研究

在室温25℃~360℃自约束型热循环条件下,研究SiC增强颗粒体积分数为20%的铝基复合材料SiCp/A356的热疲劳裂纹形成与扩展特性,并且探讨了复合材料热疲劳裂纹的形成机制和扩展过程。研究结果显示,试样的切口尺寸对裂纹形成有很大的影响,而对裂纹扩展阶段的影响可以忽略,但试样厚度对裂纹的扩展有影响。通过非线性有限元顺序耦合法仿真计算了热疲劳裂纹尖端应力应变场,确定热疲劳裂纹扩展的驱动力为低温点的拉应力,因而认为,结合本次实验结果并通过断裂力学分析方法可以对颗粒增强金属基复合材料的热疲劳裂纹的扩展行为做进一步的研究。     

基于能量释放的隧道抗错结构计算方法研究

研究目的:针对高烈度区断层错动过程中隧道结构的稳定性问题,从能量释放和耗散角度探讨隧道抗错断设计计算方法。首先,根据最大错动量计算围岩达到稳定时可释放的应变能;其次,根据材料的荷载-挠度曲线及塑性区范围内单位应变能确定衬砌结构及围岩可吸收的应变能;最后,在给定的安全度条件下对“围岩-隧道”系统的稳定性给予判别。研究结论:(1)基于能量释放及耗散原理,推演黏滑断层隧道错动时可释放应变能的计算公式,建立基于可释放应变能的隧道衬砌结构抗错设计计算方法,可用于隧道抗错断设计;(2)基于可释放应变能的隧道衬砌结构抗错设计计算方法结果较规范安全度提升17%以上,偏于安全;(3)“SBFRC+交错设置减错缝+减震层+初支扩大拱脚+二衬拱脚增厚”,可作为实际跨断层段隧道抗错实施方案。     

基于遗传小波神经网络的疲劳短裂纹演变规律研究

疲劳短裂纹的演变历程是一种非线性动力学变化过程,为对其进行深入研究,本文采用遗传小波神经网络对其进行数值分析。结合神经网络的自学能力和小波分析的快速衰减、非线性逼近特性,以及遗传算法宏观搜索和全局优化的特点,遗传小波神经网络可在综合考虑多个影响因素的情况下,反映各因素相互之间隐含的非线性特性。基于2种加载频率下光滑漏斗形圆棒试样的疲劳短裂纹复型试验及其在"有效短裂纹准则"体系下的复型膜观察结果,计算试样有效短裂纹密度和主导有效短裂纹扩展率,并运用遗传小波神经网络对其分别进行仿真模拟比较。仿真结果表明,遗传小波神经网络应用于疲劳短裂纹演化行为研究具有合理性和有效性。     

铝合金动态冲击响应特性的试验研究

通过单边缺口三点弯曲试样的动态冲击试验，研究了几种车辆用铝合金对动态冲击的响应特性。从选材角度对比分析了几种铝合金的动态断裂韧性及裂纹扩展阻力。     

CTOD与BS7910结合的桥梁钢断裂韧度评定方法

针对应用裂纹尖端张开位移(CTOD)评判指标评定桥梁钢和焊接接头的断裂韧性时缺少依据的问题,提出将CTOD试样的单边疲劳预裂纹作为缺陷,运用BS7910《金属结构缺陷可接受性评定方法指南》的失效评定曲线对桥梁钢的CTOD值进行评定。具体方法是根据对应桥梁钢CTOD试验温度下的单轴拉伸应力—应变曲线,得到桥梁钢真应力—真应变曲线,然后按照BS7910的2B级评定方法得到桥梁钢的CTOD的失效评定曲线,最后根据桥梁钢的CTOD值在失效评定曲线图上所处的位置对其合格性进行评定。应用该方法对某大跨度斜拉桥用50,60和100mm厚的S420ML桥梁钢进行评定,结果表明,这3种厚度的S420ML桥梁钢的CTOD值均在失效评定曲线图中可接受区域内,它们的断裂韧度均为合格。     

贯通与半贯通红砂岩试样圆孔胀裂特征研究

胀裂破岩是常见的破碎岩石手段,为研究单孔岩样的胀裂效果,制作了4种不同边距的贯通、半贯通圆孔红砂岩试样。借助自制的胀裂装置,在刚性伺服机上进行单轴加载,分析不同加载速率、钻孔边距和钻孔深度下圆孔周边的裂纹扩展形式,研究不同边距下试样的破坏特征。研究发现：当边距为40 mm时,半贯通试样破坏所需的时间超过贯通试样。达到峰值荷载时,大部分半贯通试样的胀裂只在一侧产生裂纹,小部分出现2条不规则的裂纹,大部分裂纹只延伸一定长度而未贯穿至试样底部。随着边距增加,贯通试样在2种加载速率下破坏时间的差值逐步扩大,0.4 mm/min速率下试样的胀裂时长快速增加,破岩速率大幅降低,而0.8 mm/min速率下试样破坏时发生的位移更小。分析试样的局部应变发现,2种加载速率下试样的局部应变变化规律差异并不明显。研究结果表明：相比半贯通试样,贯通试样更容易发生变形,胀裂产生的裂纹水平对称;在边距和孔深一定的情况下,2种加载速率对试样的胀裂破坏差异较小。研究结果可为钻孔胀裂法破碎岩石提供参考。     

不同节理倾角砂岩卸围压力学破坏特性试验研究

经历漫长地质构造后,岩体内存在大量的节理,而充分认识节理岩体卸荷力学行为对保障地下工程安全开挖具有重要的理论价值。因此,通过对预制节理砂岩试样开展卸围压试验,分析节理倾角对砂岩强度和变形破坏特性及声发射特征的影响规律。结果表明,卸围压对节理砂岩试样峰前应力-应变曲线特征影响较小,导致峰后的残余强度消失;节理砂岩试样卸围压峰值强度较常规三轴压缩低,且随节理倾角的变化规律相同;在倾角θ=40°时出现异常,主要是节理存在导致剪切裂纹向节理偏移。压密阶段声发射事件随节理倾角增大越来越不明显,而进入塑性段节理倾角对声发射特征影响较大。峰后声发射事件缓慢增加,主要是卸围压导致侧向做负功,一定程度上降低了弹性应变能释放的剧烈程度。     

用声发射法研究箱型断面侧架的铸钢试样

本文介绍了在箱型断面的报废侧架上弦杆处切取的200×100×10 mm的试样上,对其疲劳裂纹的发展过程进行研究的结果。试样被放置在MTS-50电动液压试验机上,交替地对其施加循环载荷和静载荷,用声发射和应变测量方法对疲劳裂纹的出现及其发展的有关信息进行了记录。在每个试样上都安装了由4个声发射传感器组成的宽带压电天线。在应力集中的裂口处粘贴上了4个应变丝传感元件。试样破坏后,对其进行化学分析,并对非金属夹杂物及其数量作出评定。最后还进行了微观和低倍组织分析,以便确定破坏的性状。     

裂纹扩展过程的数值模拟

着重讨论了裂纹扩展过程模拟中的有限元分析技术，提出一种高精度和高效率有限元计算的网格动态重新划分策略，利用能量释放率准则和节点力释放的方法，模拟裂纹的传播过程。研究指出了有限元模拟技术对裂纹传播问题的有效性及其实用价值。     

气缸盖衬垫强度的计算机模拟分析

为防止气缸盖衬垫在发动机运行过程中损坏,研究了多层钢板气缸盖衬垫的特性,包括对缸内压力的密封性和疲劳强度。柴油机缸内压力高且气缸盖螺栓轴向拉力大,使衬垫处于苛刻的环境中。发动机性能提高后,衬垫钢板会出现裂纹,必须采取相应的对策。平的中心钢板产生裂纹的原因尚未找到,先前也没有相关的评估方法。因此,采用三维非线性有限元计算方法分析裂纹产生的原因。首先进行静态加压台架试验,并测定气缸盖衬垫的应变量,以确定计算的有效性。然后采用相同的方法计算应变分布,重点是钢板的位置。结果表明,裂纹方向上产生的应变取决于各钢板的相对位置。最后,采用相当于实际发动机耐久性试验的模型进行了估算,得出很高的应变,研究表明,裂纹是由钢板位置间的空隙引起的。该计算方法表明,当中心钢板厚度可变时,增加其厚度对减小应变很有效。中心钢板厚度的优化可使衬垫在完成实际发动机耐久性试验后不出现裂纹。     

移动车辆荷载作用下含裂纹梁的非线性动力特性分析

考虑车桥耦合效应,分析移动车辆荷载作用下含裂纹主梁的非线性动力特性.基于汉密尔顿原理和欧拉-柏努利梁的假说,建立含裂纹梁的非线性动力控制公式.应用龙格-库塔法对此非线性方程进行求解.通过数值计算,分析了裂纹的位置和深度的变化对车桥耦合系统中含裂纹主桥的非线形动力特性的影响.     

SS4改型机车顶盖裂纹问题的分析及解决方案

文章针对SS4改型机车顶盖开裂原因进行了系统分析,并提出解决方案.通过对比改进前后两种方案的动应力试验结果,分析了结构强度,并提出新造机车顶盖设计改进方案.     

大轴重列车对既有线32m预应力混凝土简支T梁的疲劳影响研究

以朔黄铁路为工程背景,从疲劳抗裂的角度对列车轴重250 kN、280 kN、300 kN、330 kN、350 kN、400 kN情况下,对朔黄铁路32 m正常高度预应力混凝土简支T梁的疲劳抗裂性进行分析。通过正截面疲劳应力分析可知:1250 kN轴重时,梁体在循环次数达500万次左右才会出现消压,1 800万次左右开裂;2280 kN轴重时,梁体在循环次数达150万次左右就会出现消压,800万次左右开裂;3300 kN轴重时,梁体在循环次数达51万次左右已开始消压,450万次左右开裂;4330 kN轴重时,梁体在循环次数达3万次左右已开始消压,150万次左右开裂;5350 kN轴重时,梁体在循环次数达1000次左右就开始消压,59万次左右开裂;6400 kN轴重时,梁体在循环次数达100次左右已出现开裂。因此,既有朔黄铁路重载运输的列车轴重从23t提高到300 kN是较为适宜的。     

双块式无砟轨道裂纹对道床板受力的影响分析

基于路基上双块式无砟轨道的计算力学模型,针对道床板不同宽度和深度情况下的表面裂纹和贯通裂纹,分析在列车荷载作用下道床板开裂前后对道床板受力性能的影响以及在轴向温度荷载作用下含裂纹的道床板受力情况。结果表明,在列车荷载作用下,含裂纹的无砟轨道与无裂纹的无砟轨道相比,道床板混凝土应力有小幅度增加,纵向钢筋应力随裂纹深度的增加而逐渐增大;在轴向温度荷载作用下,随着裂纹宽度的增大,道床板混凝土拉应力及钢筋应力变化较小。     

某预应力混凝土连续箱梁病害成因及其安全性分析

针对某桥预应力混凝土连续梁出现的开裂情况,从设计、施工和运营等环节进行裂缝成因分析,并按照开裂后的截面对结构的安全可靠性进行分析评价。分析表明,梁体结构设计合理;运营阶段超载是导致开裂的主要原因;开裂截面检算表明梁体仍满足规范规定的B类部分预应力结构的要求;限制超载,并对裂缝进行封堵后,梁体结构可满足正常运营要求。     

L形加肋钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

为考察不同加肋形式对L形钢管混凝土轴压力学性能的影响,共设计8根钢管混凝土轴压短柱试件(2根无肋,6根加肋),进行加压试验,并对比所有试件受压后的截面破坏模态、屈曲形态和位置以及荷载-纵向应变关系曲线,通过ABAQUS有限元软件进行仿真建模,并结合有限元计算轴压全过程曲线、钢管与混凝土的相互作用力分布以及钢管截面上的应力云图纵向分布情况对不同加肋形式构件进行轴压工作机理分析。结果表明:钢管外壁鼓曲、焊缝开裂是8根L形钢管混凝土轴压试验构件在破坏时的普遍表现;布置纵向加劲肋能显著提高试件的极限承载力和延性;对于间断加肋试件,减小其肋间间距可显著提升试件的约束效果;设置在阴角处的加劲肋对提升试件受压性能的效果不明显;钢管对混凝土的约束在无肋试件中主要集中在角部,加肋试件的约束主要集中在肋与角部处;综合考虑焊缝数量、加劲肋面积以及加肋后效果,L-WR-5的加肋方式最优。     

碳纤维布与钢板粘结拉伸承载力计算

为分析碳纤维布与钢板复合加固方法中的碳纤维布与钢板的协调性,进行5组碳纤维布和钢板粘结复合材料试件的单轴拉伸试验,研究碳纤维布与钢板粘结复合材料的破坏特征、受力性能和破坏机理。试验结果表明:复合材料的破坏形式为碳纤维布被拉断或碳纤维布与钢板发生剥离破坏;与对比钢板相比,复合材料的极限承载力提高显著,屈服后的刚度提高也较大,而屈服荷载提高较少;随着碳纤维布层数的增加,复合材料的极限承载力增长较快。在试验研究的基础上,提出复合材料屈服荷载和极限承载力的计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,标准差和变异系数均小于0.035,可供工程参考应用。     

活性粉末混凝土空心桥墩恢复力模型试验研究

通过5个大比例尺活性粉末混凝土空心桥墩试件的低周反复荷载试验,对试件的破坏形态、滞回特性进行研究。在对桥墩试件骨架曲线特点进行分析的基础上,考虑影响恢复力模型的主要因素,利用数值回归分析的方法,建立活性粉末混凝土空心桥墩的退化双线性恢复力模型。利用基于平截面假定的条带法程序对空心桥墩试件的骨架曲线进行数值模拟,并与试验结果进行比较,结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好,研究成果可为活性粉末混凝土空心桥墩的抗震设计提供理论参考。     

冻结法在地铁车站地墙接缝加固中的应用

天津地铁3号线解放桥站基坑开挖过程中地墙接缝处发生了涌水涌砂事故,导致周边一座居民楼发生开裂,造成严重的财产损失。为确保剩余土方开挖时地墙接缝处的止水效果,采用冻结法对地墙接缝处进行加固。通过对冻结温度的监测及后续的开挖,证实了冻结法对地墙接缝的加固取得了良好成效,确保了基坑开挖的顺利进行。     

SS_(7D)型机车牵引电机悬挂系统裂损原因分析及改进

在SS_(7D)型机车运营过程中,其牵引电机悬挂系统发生过悬挂臂断裂及构架端梁裂纹等质量问题,现分析牵引电机原悬挂系统的结构及其质量问题的原因,详细介绍了该悬挂系统的改进设计及其安全可靠性分析。