预应力CFRP板加固钢板受拉疲劳性能试验研究

为较好地预测预应力碳纤维材料(CFRP)板加固钢结构的疲劳性能,采用考虑有效应力强度因子幅的Pairs公式,分析了粘贴预应力CFRP板加固钢板的疲劳裂纹扩展行为.通过粘贴CFRP板的含中心孔的预制裂纹钢板的疲劳试验,分析了应力比、CFRP板刚度、预应力及粘结胶性能等因素对疲劳裂纹扩展的影响.试验结果表明:加固后结构的疲劳寿命提高16倍以上,疲劳寿命的理论分析结果偏于保守;预应力是疲劳寿命的主要影响因素,而CFRP板和粘结胶性能的影响有限;应力比埘疲劳寿命的影响很大,因此,对交通荷载的正确预估是加固能否取得成功的基础.     

主梁新细节的疲劳寿命预测及参数分析

为研究沪通铁路长江大桥主梁新细节的过焊孔半径、过焊孔形状、焊脚尺寸对大桥疲劳性能的影响,采用热点应力法预测疲劳寿命,并将其与9个试件的疲劳实验结果进行比较,在此基础上建立有限元模型进行相关参数分析.研究表明:基于热点应力法预测的主梁新细节的疲劳寿命与试验测试值存在一定差异,但均小于15%;主梁新细节过焊孔附近的翼缘板网格尺寸对其热点应力影响较小,小于1.6%,对此焊接细节采用两点外推法与三点外推法计算热点应力均是可行的;焊脚尺寸、过焊孔半径对热点应力、翼缘板的最大应力有一定的影响,但变化幅度均不超过10%;热点应力、腹板、翼缘板最大应力受长短半轴比的影响显著,腹板最大应力的变化幅度达21.6%,而其他两者均未超过10%.建议在有条件时可采用椭圆形过焊孔的焊接细节,且长短轴之比适当取大些.      

FRP加固已腐蚀混凝土梁的抗疲劳耐久性研究

介绍了碳纤维布（CFRP）加固腐蚀钢筋混凝土的梁静载和疲劳试验过程,探讨了加固方式和纤维布性能对疲劳寿命的影响。试验对象为6根FRP加固腐蚀梁、1根腐蚀未加固梁和1根标准梁（未腐蚀未加固）;加固方式分别是CFRP缠绕加固梁和FRP在梁底抗弯加固且缠绕纤维布;试验过程中3根梁作静载试验,5根梁作疲劳试验。试验结果表明：FRP加固腐蚀梁的静载极限承载力比标准梁提高37％～38％;加固腐蚀梁的疲劳寿命是未加固梁的2～6倍,但低于标准梁。     

低热硅酸盐水泥混凝土疲劳性能研究

为研究胶凝材料的差异对混凝土疲劳特性的影响,采用4点加载的弯曲疲劳实验方法,对比研究了不同应力水平下低热硅酸盐水泥和同强度等级的普通硅酸盐水泥配制混凝土的弯曲疲劳特性,利用DTA-TG、SEM和MIP探讨了两种不同水泥配制混凝土的微观组成结构差异及其对疲劳特性的影响. 实验结果表明:28、90 d和180 d标准养护条件下的低热水泥混凝土在应力水平为0.75～0.90时的弯曲疲劳寿命均高于普通硅酸盐水泥混凝土;3.49 MPa应力荷载下,养护龄期由28 d延长至180 d,两种混凝土的弯曲疲劳寿命分别提高了230 452及8 168倍,90 d与180 d养护龄期的低热硅酸盐水泥混凝土的疲劳寿命分别是普通硅酸盐水泥混凝土的4.76倍及19.88倍,养护龄期越长,低热水泥混凝土抗疲劳性能的优势越显著;低热水泥混凝土水化产物中C-S-H凝胶多,Ca（OH）₂含量少,加载后最可几孔径与大孔含量的增幅较低（<10%）,致使其在疲劳荷载作用下裂缝源生成的可能性减少,裂缝扩展能力降低,抗疲劳能力增强.      

海洋工程用钢疲劳寿命与CTOD值关系的研究

通过对钻井平台上所用高强钢EQ70进行了韧度和疲劳性能的试验研究,得出了反映其韧度指标的裂纹尖端张开位移(CTOD)值和不同交变载荷下疲劳寿命值呈近似的线性关系.在应力幅值ΔP一定的情况下,疲劳寿命值N随着CTOD值的增大而增大,并且在高应力幅的时候,对数疲劳寿命和CTOD值有比较好的线性关系,最后还从微观意义上解释了产生这种关系的原因.     

钢制车轮轮缘和风孔强化仿真分析

利用Creo和Workbench建立了无内胎钢制车轮仿真分析模型,在轮缘和轮辐通风孔处增加加强筋,对车轮结构进行强化,采用名义应力法计算弯曲和径向疲劳寿命.仿真分析结果表明:加强筋提高了车轮的径向疲劳性能,虽导致车轮弯曲疲劳性能下降,但疲劳寿命仍远大于标准要求.     

低碳贝氏体钢与碾钢轮钢滚动接触疲劳的研究

在1960N试验负荷、无滑差润滑条件下,测定了一种低碳贝氏体钢和铸造高锰钢与碾钢轮钢滚动接触疲劳寿命.测定结果表明,在相同试验条件下低碳贝氏体钢的滚动接触疲劳寿命约为6×106周次,比高锰钢高两倍.低碳贝氏体钢的接触疲劳失效表面出现麻坑剥落和条状剥落;高锰钢接触疲劳失效表面除出现麻坑剥落和细小点状剥落,还出现铸造缺陷引起的粗大麻坑剥落.低碳贝氏体钢的高强度使之有高的滚动接触疲劳寿命.强度低和形变孪晶引起的微裂纹,特别是铸造缺陷,导致高锰钢滚动接触疲劳寿命低于低碳贝氏体钢.     

环氧沥青混凝土复合铺装结构疲劳试验研究

水泥混凝土桥面铺装整体结构的疲劳特性是决定铺装层使用寿命的关键.通过对双层沥青铺装层结构的复合梁以及"水泥混凝土板+双层沥青混合料铺装"三层复合结构的疲劳试验,对水泥混凝土桥面铺装层复合结构的疲劳性能进行了研究,同时考虑了层间防水粘结层的影响.结果表明当微应变为700×10-6时,"环氧沥青混凝土+SMA"结构的疲劳寿命是其他类型铺装结构的1.4倍;"水泥混凝土板+环氧沥青混凝土+SMA"三层复合结构的疲劳寿命是其他类型铺装结构的2.1倍.结论表明"环氧沥青+SMA"复合铺装结构适宜于水泥混凝土桥面铺装.     

无粘结预应力CFRP板加固受损钢梁疲劳试验研究

老旧钢桥在长期运营过程中容易疲劳开裂,严重影响桥梁结构安全,为改善受损钢梁构件的疲劳性能,采用大比例疲劳模型试验对无粘结预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）板加固受损钢梁进行研究,基于Paris公式提出疲劳强度-寿命（S-N）曲线的确定方法,并分析不同预应力水平对受损钢梁寿命影响. 对不同预应力水平CFRP板加固的双缺口受损钢梁在循环荷载下进行疲劳试验,结果表明:施加预应力可降低裂纹扩展速率和受损钢梁残余挠度超过40%,最少可延长受损钢梁的疲劳寿命3倍;最高预应力水平所加固的受损钢梁,其疲劳寿命最少提高了8倍,且预应力CFRP板加固后缺口钢梁疲劳强度等级由51 MPa提高到75 MPa. 理论预测结果与试验结果符合较好,可作为推荐方法.      

柴油机配气挺柱运动学及应力分析

针对某型号柴油机的配气挺柱,计算其在额定工况下的速度和加速度曲线.采用多体动力学方法,结合Hertz理论和有限元分析方法,确定挺柱在怠速工况和额定工况下的最大Von Mises等效应力值和危险位置.结果表明,挺柱在工作中的危险位置在挺柱颈部,应力集中处的应力值大约是柱身应力值的3倍.针对挺柱在设计中未考虑到的问题,对挺柱的结构在允许的范围内加以优化,使应力能够较为均匀的分布在挺柱上.在相同条件下进行对比模拟后发现,新结构能够有效改进挺柱应力集中问题,从而增加挺柱寿命.