关于小孔松弛法测定焊接残余应力的测量精度的探讨

为了提高小孔松弛法的灵敏度,就应使电阻应变计尽可能地靠近孔的边缘。然而,愈是靠近孔的边缘,其压缩塑性应变也就愈大,愈不利于提高测量精度。本文对使用0°、45°、90°应变花(3×2×3-45°型),钻φ3×3的平底盲孔,进行了较深人的研究。我们发现,由于钻削所引起的压缩塑性应变量是不容忽视的;不同的钻孔方法所引起的钻削塑性应变也不同。我们认为,对低碳钢而言,钻削塑性应变最小的钻孔方法是,先用φ2的麻花钻头,钻孔深为3mm,然后再用中φ3的鍵槽铣刀,加工出合乎尺寸要求的φ3×3平底盲孔。平均应变量为-123该数值应当从实測的释放应变量中除去。本文列出了修正残余应力分布的例子,从理论上或实践上看都是合理的。另外,还对小孔松弛法中常用的单片法和应变花法进行了对比。试验结果表明,採用单片法测定板条结构中的纵向焊接残余应力是足够精确的。应变花法适于测定复杂应力场的残餘应力分布,但其计算工作量十分繁杂。     

机车车辆螺旋弹簧的试验方法研究*

针对机车车辆螺旋弹簧的静应力测试,研究了测点布置位置,确定宜采用直角应变花进行应力测试;分析了弹簧垂向特性曲线不符合严格意义直线的原因并提出了相关建议;在疲劳试验中,研究了用其他试验方案等效相关标准规定的疲劳试验的方法。上述3个方面的研究,可以为验证和评定弹簧质量提供参考。     

利用磁弹性法测量快运货车转向架焊接构架残余应力的试验研究

利用磁弹性法测定了１２０Ｋｍ／ｈ快运货车转向架焊接构架用１６Ｍｎ钢的磁声特性曲线，并以此作为基础对构架５种工况下的焊接残余应力进行了现场测试，得到了构架上残余应力的分布规律，并对测试结果进行了比较。     

焊趾TIG重熔跟随激冷处理工艺

用钻孔法测试了焊态、TIG重熔及随后激冷处理状态下对接接头焊趾区的残余应力,并研究了接头的显微组织与力学性能.结果表明:当焊趾TIG重熔区表面在550℃时激冷处理后,残余拉应力转变成压应力,且重熔区没有发生脆化,接头的力学性能满足技术要求.     

石板坡大桥墩梁固结点局部应力分析

为掌握石板坡大桥墩梁固结点的三维应力状态,建立了墩梁固结点结构分析的空间有限元模型,根据施工过程中及成桥后的工况,分别进行了空间有限元计算,得到了墩梁固结点在三种工况下的应力分布情况,检验了设计的安全性与合理性,提出了改善墩梁固结点应力的措施和方法,为设计和施工提供了科学的依据。     

钢筋混凝土桥梁工作应力测试研究

在既有钢筋混凝土桥梁可靠性评估中,桥梁当前的实际应力(工作应力)是个很重要的指标,可钢筋混凝土桥梁的工作应力检测一直是较难解决的问题。提出采用钻孔—电测法来测试钢筋混凝土桥梁结构的工作应力,该方法通过测试钻孔前后孔边应变的变化,利用钻取的芯样推定混凝土的抗压强度和弹性模量,得到混凝土的工作应力,从而为钢筋混凝土桥梁安全性评估提供可靠依据。     

钻孔法测定焊接残余应力时的塑性释放应变

用钻孔法测定焊接残余应力时，孔边塑性变形对测量精度有很大影响，本文对孔边屈服过程进行了研究，克服了以往在误差修正方法中的缺点，确定了塑性释放应变εｐ与主应力σｉ、σ２和主方向角β的函数关系，用以修正孔边塑性变形引起的测量误差，使得在二维应力状态下的测量误差降至２％以下。     

钢箱梁面板与U肋焊接残余应力的分布特性

为研究残余应力场对钢箱梁疲劳性能影响效应,以港珠澳大桥正交异性钢桥面板为例,采用数值模拟的方法,研究了正交异性钢桥面板焊接全过程及残余应力分布特性,分析了板件参数对残余应力的影响效应,得到钢箱梁确定正交异性钢桥面板焊接残余应力分布的经验公式.研究结果表明:采用ANSYS热-结构弱耦合数值模拟方法可反映实际焊接过程中残余应力场的分布;焊缝区域残余应力峰值受板件参数影响较小,横向最大残余应力约为300 MPa;沿板厚方向焊接残余应力符合正弦分布,表明采用正弦函数作为其经验分布模型是可行的.      

大跨度钢管混凝土拱桥拱脚局部应力分析

建立了钢管混凝土拱桥拱肋与预应力混凝土系梁连接部位三维有限元空间模型,模拟了该部位在各种荷载工况下的受力情况。计算结果表明,拱脚结点以受压为主,结点内部应力分布较均匀,总体受力合理,满足设计要求。为工程设计和施工提供了合理的依据。     

热障涂层应力场的微拉曼光谱技术测试研究

采用等离子体喷涂工艺制备了热障涂层实验样品,在不同高温下进行热循环氧化实验。再应用微拉曼光谱法测量了热障涂层样品内残余应力场大小,并分析了试样尺寸、热处理温度和陶瓷涂层厚度对残余应力的影响。经历20次热循环氧化实验后,测得陶瓷涂层内残余应力由初始压缩应力值(-30~-20 MPa)逐渐变化到(-15~15 MPa),与文献[3~7]结果比较一致。最后,用扫描电镜观察了试样截面形貌的变化。     

X射线衍射法测试高速列车车体铝合金残余应力

为了准确、无损、快速地检测高速列车铝合金的表面残余应力,采用等强杆拉伸试验方法,用X射线衍射法对测试结果进行标定,并用X射线衍射法、盲孔法以及有限元法对测得的车体铝合金焊接接头残余应力进行了对比.结果表明:等强杆拉伸试验标定过程中,在10～70 MPa范围内,随着拉伸载荷的增加,X射线法测得的应力与载荷应力具有一致性,可采用X射线衍射法对车体关键部位应力状态进行测试分析,X射线衍射法残余应力的数值略大于理论计算值和电测法计算值;车顶铝合金焊接接头最大残余应力可达146.3 MPa;X射线衍射法与等强杆标定方法、盲孔法、有限元计算模拟方法的残余应力结果保持了较好的一致性.     

履带板加热器消除焊接残余应力的试验研究

测试了履带板加热过程中温度沿钢板厚度方向的分布，并用小孔释放法测试了补焊试板在焊态、经履带板加热以及炉内加热后残余应力的分布．结果表明，履带板加热时所需加热时间较长，但温度沿试板厚度方向梯度小，截面温度分布均匀；履带板加热器消除焊接残余应力效果与炉内加热相当．     

芜湖长江大桥整体节点焊接残余应力的研究

采用盲孔法来研究焊接整体节点的残余应力，结果表明：４４ｍｍ板等厚截面对接所引起的残余应力数值最大，为２６６．８ＭＰａ，采用一薄一厚的截面对接，即节省了材料，又减少了残余应力峰值。     

Analysis of through-the-thickness stress distribution in thick laminate multi-bolt joints using global-local method

The stress distribution surrounding the fastener hole in thick laminate mechanical joints is complex. It is time-consuming to analyze the distribution using finite element method. To accurately and efficiently obtain the stress state around the fastener hole in multi-bolt thick laminate joints, a global-local approach is introduced. In the method, the most seriously damaged zone is 3D modeled by taking the displacement field got from the 2D global model as boundary conditions. Through comparison and analysis there are the following findings: the global-local finite element method is a reliable and efficient way to solve the stress distribution problem; the stress distribution around the fastener hole is quite uneven in through-the-thickness direction, and the stresses of the elements close to the shearing plane are much higher than the stresses of the elements far away from the shearing plane; the out-of-plane stresses introduced by the single-lap joint cannot be ignored due to the delamination failure; the stress state is a useful criterion for further more complex studies involving failure analysis.     

焊接残余应力对动车组铝合金车体疲劳强度的影响

采用热-弹塑性法和固有应变法计算了动车组铝合金车体对接接头的残余应力, 并进行了对比, 以验证采用固有应变法计算残余应力的合理性; 建立了车体的板壳有限元模型, 参照标准《铁路应用—铁路车辆车体的结构要求》 (EN 12663), 确定车体服役状态的疲劳载荷工况, 采用惯性释放法计算了车体有无残余应力的疲劳强度; 根据最大主应力原则, 将车体多轴应力转化为单轴应力, 得到焊缝和母材关注点的平均应力和应力幅值; 结合铝合金车体材料性能参数绘制了Goodman疲劳曲线, 计算了每个关注点的可靠性安全系数, 分析了残余应力对车体疲劳强度的影响。分析结果表明: 焊接残余应力对母材关注点影响不大, 其可靠性安全系数降幅小于5%;焊缝关注点的平均应力增加量可达25 MPa, 其可靠性安全系数降幅超过50%, 最大为54%, 使得车体容易疲劳失效; 残余应力对焊缝关注点最大主应力的方向有明显的改变。      

钢轨三维弹塑性滚动接触应力

用有限元法建立了钢轨三维弹塑性滚动接触计算模型，分析钢轨材料屈服强度对钢轨残余应力和应变的影响．模型中考虑了钢轨的几何形状和边界条件，通过在钢轨表面反复施加移动赫兹法向压力和切向力模拟车轮的反复滚动作用．结果表明：最大等效塑性应变和剪应变均发生在钢轨接触表面，此处易萌生裂纹；钢轨接触表面附近材料塑性变形流线趋势与现场观测到的裂纹方向一致；钢轨材料屈服强度越高，材料的累积塑性变形越小，钢轨的最大残余应力越接近于表面．     

超声冲击对镁合金焊接接头疲劳性能的研究现状

概述了镁合金及镁合金焊接接头疲劳性能国内外研究现状,指出了目前镁合金焊接接头疲劳性能研究存在的问题与不足,最后分析了提高镁合金焊接接头疲劳性能和疲劳寿命的研究趋势.超声冲击方法不仅可以有效地降低焊接接头的应力集中系数,降低接头的残余拉伸应力,甚至在焊接接头表面造成残余压应力,还可以细化焊缝及其附近区域的显微组织,甚至达...     

斜拉桥钢桥面板顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群数字疲劳试验

为研究多场耦合作用下斜拉桥钢桥面板疲劳裂纹的扩展机理,建立了跨尺度斜拉桥全桥数字疲劳试验模型;通过模拟顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处多道焊缝的焊接全过程,将焊接残余应力引入数字疲劳试验模型中;基于扩展有限元法,在多场耦合作用下对顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处典型疲劳裂纹进行扩展机理的数字断裂参数分析与扩展行为的数字疲劳试验。研究结果表明:在顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处存在较大的残余拉应力,其最大值接近钢材的屈服强度,焊接残余应力对钢桥面板疲劳性能的影响不可忽略;后续焊缝会影响已有焊缝区域的应力场分布,在分析计算多道焊缝影响区域的焊接残余应力场时,需模拟多道焊缝的焊接全过程;在恒载应力场、活载应力场和焊接残余应力场的多场耦合作用下,按复合型裂纹扩展的工程准则,顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处4种典型疲劳裂纹的最大等效应力强度因子幅均大于疲劳裂纹扩展阈值,均将在疲劳循环荷载作用下发生疲劳扩展;在多场耦合作用下,过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊趾处疲劳裂纹和U肋侧焊趾处疲劳裂纹均为以Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹,Ⅱ型和Ⅲ型裂纹的影响不容忽略;过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊根处疲劳裂纹和横隔板过焊孔边缘处疲劳裂纹均为Ⅰ型裂纹;建立的多场耦合作用下多尺度数字疲劳试验可为运营阶段大跨度桥梁钢桥面板疲劳裂纹的扩展提供分析与模拟方法。      

缓和开孔矩形薄板应力集中方法的弹性分析

通过对复合材料开孔板孔边的应力-应变分析,提出了一种可行性的方法求解应力集中系数,并通过计算得到应力集中现象的应力分布规律.应力数据由弹性理论求出,得到在一定范围内表示孔边应力集中系数的近似表述式.通过与ANSYS7.0求出的结果比较证明了该式的可行性和精确度.     

地震作用下盾构隧道纵向接头的受力特征

实际工程中,盾构隧道纵向接头是结构受力和变形的薄弱部位,针对盾构隧道纵向接头细部构造在地震作用下的受力特征,提出了一套由整体到局部的数值分析流程.首先建立基于纵向等效刚度梁的三维地层-结构时程分析模型,然后以该模型计算得到的纵向内力极值作为盾构隧道整环三维分析模型的外荷载,获取隧道最不利区域边界力,最后将边界力施加在盾构隧道纵向接头局部精细化分析模型之上,分析纵向接头细部构造受力特征;并以某综合管廊工程为背景对该方法进行具体阐述和讨论.研究结果表明:地震波横向激励时,盾构隧道纵向以往复的水平弯曲为主,而纵向激励时,则以往复的竖向弯曲和纵向拉压为主;在纵向张开量最大的局部区域,不论是轴向拉力工况还是纵向水平弯矩工况,该局部区域都处于受拉状态,两种工况对该局部区域受力模式不产生本质影响;当盾构隧道纵向最大张开量的局部区域受拉时,最大拉应力区均位于管片内侧手孔部位,最大压应力区则围绕螺栓孔成环形分布.