水泥冷再生材料疲劳性能研究

通过冷再生道路基层材料的疲劳性能试验,采用双参数Weibull分布来分析冷再生混合料疲劳寿命的概率分布状况,结合规范中相关公式,推求冷再生材料的容许拉应力与疲劳寿命的关系方程.结果表明:4种材料中纯冷再生材料的疲劳性能最差,其对应力比的敏感性较差,在高应力状态下冷再生材料有潜在的抗疲劳优势;基于材料容许拉应力-荷载作用次数的疲劳方程简单适用,计算结果与疲劳试验结果一致.     

拉-压交变荷载下沥青混合料的疲劳性能

为了研究交变力学状态下沥青混合料的疲劳性能,开发专用加载设备,选择AC-25F和AC-16C两种材料作为研究对象,进行不同荷载级别和不同应力比下的疲劳试验,分析荷载级别和压应变对沥青混合料疲劳行为的影响,并建立考虑压应力影响的疲劳预估模型.结果表明:各种应力比下,沥青混合料疲劳寿命与拉应力呈对数线性关系,但压应力显著延长了材料的疲劳寿命.对于AC-25F,其在应力比为-0.5,-0.3,-0.1时的疲劳寿命分别为应力比0.1时的2.52倍、1.53倍和1.03倍;对于AC-16C,相应的疲劳寿命则分别为应力比0.1时的4.90倍、3.31倍和2.30倍;所建立的考虑压应力影响的疲劳预估模型可有效弥补现有模型仅考虑拉应力作用的缺陷,为路面结构设计和疲劳预估提供参考.     

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。     

明珠湾大桥主桥正交异性钢桥面板疲劳性能及寿命评估

为保证广州明珠湾大桥主桥疲劳性能及寿命满足要求，根据该桥正交异性钢桥面板设计尺寸和构造，采用与施工现场相同焊接条件，制作8个足尺单U肋模型并进行疲劳试验，确定桥面板的疲劳破坏关注点及其疲劳寿命曲线；建立桥面板有限元模型，分析实际车辆荷载作用下桥面板的疲劳力学性能，并根据名义应力法确定该桥钢桥面板的疲劳寿命。结果表明：桥面板U肋与顶板焊接位置、U肋与横隔板围焊位置为疲劳易损部位，循环次数为5×10⁶次时，两处常幅疲劳极限分别为42.04 MPa和60.30 MPa;桥面板U肋与顶板焊接位置最大应力幅为14.02 MPa,小于常幅疲劳极限，可不考虑疲劳寿命；U肋与横隔板围焊位置最大应力幅为64.73 MPa,大于常幅疲劳极限，桥面板疲劳寿命为158年，满足大桥设计基准期100年的要求。     

拉臂装置伸缩臂的有限元分析及优化

介绍了拉臂装置伸缩臂的有限元分析方法,采用UG软件对伸缩臂的初始结构模型进行了有限元分析,得出伸缩臂受力最大时的应力分析图,再对应力不满足的部位进行逐步改进,以实现伸缩臂的结构优化,为拉臂装置的优化提供了理论依据。     

多孔混凝土基层疲劳特性及其轴载换算公式研究

多孔混凝土作为水泥混凝土路面或沥青路面基层时,和面层一起受到车辆荷载和温度应力的反复作用,路面应力分析和结构设计中需考虑其疲劳性能。文章在室内多孔混凝土室内小梁弯拉疲劳试验的基础上,通过分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出其疲劳寿命服从双参数威布尔分布,建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程。根据得出的疲劳方程提出了多孔混凝土作为水泥混凝土路面基层进行路面结构设计的轴载换算公式。     

多孔混凝土疲劳性能的研究

多孔混凝土作为路面的基层,和面层一起受到车辆荷载和温度的反复作用,结构设计中需考虑其疲劳性能。通过室内小梁弯拉疲劳试验,分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出多孔混凝土疲劳寿命服从双参数威布尔分布,以此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程;分析了疲劳寿命变异性的影响因素及减小变异性的相应措施,比较得出其疲劳性能优于半刚性基层材料。利用得出的疲劳方程,建立了以多孔混凝土作为水泥混凝土路面下面层荷载应力计算的疲劳应力系数,以及作为沥青路面基层时,进行层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数,可用于路面结构计算。     

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。     

沥青混合料3种疲劳试验方法对比分析

采用小梁弯曲试验、半圆弯拉试验、间接拉伸试验3种方法,进行多因素影响下的沥青混合料疲劳试验的对比分析。采用SMA-13、SMA-20两种级配,基于3种试验方法分别进行不同温度、频率、应力比以及空隙率的疲劳试验。对试验结果进行极差和方差分析,比较不同因素对混合料疲劳寿命的影响,并采用多元线性回归方法建立疲劳方程。研究结果表明:同一条件下,不同试验方法所得出的疲劳寿命和主要影响因素并不相同,疲劳寿命表现为:间接拉伸试验小梁弯曲试验半圆弯拉试验,推荐采用简便可靠的半圆弯拉试验模式进行沥青混合料的疲劳性能研究。     

基于名义应力法的疲劳卡片构建方法研究

基于有限元的疲劳寿命预测可应用于各行业,疲劳寿命预测精度的提高,离不开有效的材料疲劳卡片,疲劳卡片反映了载荷水平与疲劳寿命的关系。通过设计合理的材料试样的疲劳试验,结合试验与有限元计算,计算不同损伤参量创建应用于疲劳寿命分析的材料疲劳卡片,同时对疲劳卡片的仿真精度进行了验证。结果表明,基于名义应力法构建的疲劳卡片具备较高的预测精度,结合材料试验数据与仿真结果构建的多应力比S-N疲劳卡片,可用于其他适用于应力疲劳分析的零部件疲劳寿命分析,为提高零部件疲劳寿命预测精度提供新的技术途径,为零件的前期结构设计提供参考,可在不同领域进行推广并开展进一步分析研究。     

计及成形因素影响的车身结构疲劳分析

基于随机振动理论,推导了车身结构随机振动响应谱的计算公式;采用Goodman曲线进行交变载荷的等损伤转换,建立了应力幅和平均应力之间的关系式;以材料的疲劳极限作为疲劳抗力指标,将残余应力等效为平均应力,以研究成形因素对疲劳性能的影响;以某汽车尾端横梁为例,采用基于有限元分析结果的疲劳分析法,考虑冲压成形因素的影响,进行了车身结构的动态应力计算、疲劳寿命预测和改进设计.结果表明,所预测的疲劳性能与整车道路试验结果吻合.     

曲轴疲劳寿命分析及验证

采用FEMFAT疲劳仿真软件,结合曲轴材料、表面加工工艺、应力循环特征等各方面因素,综合分析后得出曲轴的疲劳寿命及安全系数。应用曲轴疲劳试验机,通过升降法获取6对有效数据分析曲轴的疲劳极限和安全系数。对比仿真与台架试验计算数据及结果,找寻曲轴发生应力集中的部位,对仿真及试验结果进行安全系数评估,分析影响曲轴寿命的因素,最终得出2种试验方法所得试验结果均满足安全要求。     

沥青混凝土路面多孔混凝土基层的疲劳性能

多孔混凝土作为沥青混凝土路面的基层时,和面层一起受到车辆荷载和温度的反复作用,结构设计中需考虑其疲劳性能。通过室内小梁弯拉疲劳试验,分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出多孔混凝土疲劳寿命服从双参数威布尔分布,以此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程;分析了疲劳寿命变异性的影响因素及减小变异性的相应措施,比较得出其疲劳性能优于半刚性基层材料。利用得出的疲劳方程,建立了多孔混凝土作为沥青混凝土路面基层时,进行层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数,可用于路面结构计算。     

考虑过盈配合的悬架控制臂焊缝疲劳分析

为了准确地评估悬架控制臂的焊缝疲劳寿命，在考虑过盈装配应力基础上进行了焊缝疲劳分析。对比了理论计算和有限元方法计算的控制臂过盈装配应力，对耐久载荷进行了等效处理，将耐久工况简化为三个简单工况。介绍了“VOLVO”焊缝疲劳分析方法，使用该方法校核了控制臂焊缝疲劳寿命。分析结果与台架试验结果较为一致，优化方案顺利通过整车耐久验证。     

交联聚乙烯改性沥青混合料弯拉疲劳性能研究

通过四点弯曲弯拉疲劳试验,对不同交联聚乙烯掺量的改性沥青混合料在温度、应力比、加载频率等因素影响下的疲劳性能进行研究。结果表明,适量的交联聚乙烯改性剂可改善沥青混合料的疲劳性能,其最佳掺量为5%;交联聚乙烯改性沥青混合料的弯拉强度、疲劳寿命和劲度模量随着温度的升高而降低;随着应力比的增大,疲劳寿命逐渐降低,劲度模量逐渐增大;荷载频率对交联聚乙烯改性沥青路面疲劳性能的影响较大,低频率比高频率更容易产生疲劳破坏。     

沥青路面中双层半刚性基层的倒装效应

为探讨具有2层半刚性基层的沥青路面中半刚性基层的结构组合与材料选择原则,采用BISAR3.0对常用的具有2层半刚性基层的沥青路面结构及其基层倒装后的沥青路面结构进行了荷载效应分析;并成型了由2层不同半刚性材料构成的复合梁式试件,通过进行四点弯曲强度试验和四点弯曲疲劳试验对比了这两种结构的强度和疲劳寿命。结果表明:常用结构的下半刚性层所受拉应力、拉应变大于上半刚性层,路面结构的疲劳寿命取决于下基层;通常将性能稍差的材料用于下层,而性能较好的材料用于上层的结构组合原则与结构的水平应力状态不吻合;将其倒装后,性能较好的材料承受较大的拉应力,而性能较差的材料承受较小的拉应力,特别是当下层的模量大于上层模量的3倍时,上半刚性层会处于受压状态,这样就可以充分发挥各层材料的性能,且提高整个结构的抗裂性能;结构分析和试验均表明倒装结构的承载能力和抗疲劳性能均有显著提高;在进行半刚性基层的结构组合与材料设计时,应该根据结构层的水平拉应力状态进行结构组合与材料设计。     

HMA疲劳极限存在性及其确定方法研究

该文利用梁式疲劳试验设备进行测试,研究HMA疲劳极限是否存在及其确定方法。通过采用PG64-22沥青和Superpave级配在最佳沥青含量下制作大量试件,在不同的应变水平下进行疲劳试验。结果表明HMA具有疲劳极限的特征,文中HMA疲劳极限约为100με。在测试数据基础上,分别采用幂模型、对数模型、指数模型和Weibull函数对疲劳极限预估方法进行研究。研究表明:试验室梁式疲劳测试需要超过1 000万次循环才能得到疲劳极限的较准确预估;对数模型较适合预估疲劳寿命低于5 000万次的情况;Weibull函数适合预估疲劳寿命接近或大于5 000万次以及试验应变高于疲劳极限的情况。     

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。     

柴油机活塞低周热疲劳寿命预测

以柴油机铝合金活塞为例 ,通过建立有限元计算分析模型与加速热疲劳试验 ,研究其低周热疲劳寿命 ,以局部应力—应变理论的Coffin—Manson公式和线弹性有限元理论为基础 ,总结出在热疲劳与高温蠕变相互作用下的低周热疲劳寿命预测公式 ,预测值与试验结果基本相同 ;同时又对试验结果进行分析并提出修正建议。     

斜拉索抖振疲劳可靠度分析

为考虑大跨桥梁风振导致的构件疲劳问题，假定疲劳寿命服从威布尔分布，并考虑平均拉应力的影响，修正得到相应的疲劳可靠度公式顺桥梁抖振精细时程分析基础上，模拟出构件的应力时程，并以南京长江二桥为实例对公式进行了验证。