疲劳裂纹扩展公式中材料常数的统计相关性及疲劳扩展寿命预测

将Paris公式da／dN=C(△K)^#中系数C和n视为随机变量，采用最小二乘法对C和n进行拟合，从而得到二者的统计相关性，并进一步考察其对疲劳裂纹扩展寿命的影响．应用概率断裂力学方法，对含初始裂纹体的金属材料(铝合金)构件的疲劳裂纹扩展寿命进行可靠性分析．通过算例，将Paris公式中的各个参量全部随机化，并预测构件在给定可靠度下的疲劳裂纹扩展寿命．     

铆接钢桥的系统疲劳可靠度评估

针对铆接钢桥的疲劳失效特点,在建立铆接钢桥构件整体断裂力学数值分析模型的基础上,提出铆接钢桥构件、结构系统疲劳断裂可靠性分析模型。基于Monte Carlo算法,编制用于铆接钢桥系统疲劳可靠性分析的大型程序。将铆接钢桥系统疲劳可靠性分析模型应用于浙江路桥的系统疲劳可靠度评估,概率剩余寿命评估结果表明：若按保证桥梁的正常使用功能,超声波探测间隔为1.5年,该值要比按构件简化断裂力学分析模型计算的系统探测间隔（4年）短,可见铆接构造、钉载等对概率疲劳寿命的影响是显著的。     

高等级沥青路面反射裂缝的三维数值分析

路面裂缝前缘应力强度因子是判断裂缝开裂扩展的重要指标,应用有限元软件ANSYS,建立了20节点等参单元有限元模型,采用奇异单元及断裂力学理论,对路面面层反射裂缝进行了数值分析,分析了各层不同模量对面层反射裂缝应力强度因子的影响及裂缝在面层中扩展时应力强度因子的变化规律.计算结果能反映路面破坏的现象和规律,为分析荷载作用下路面反射裂缝的扩展提供依据.     

3种钢桥细节基于断裂力学方法的裂纹扩展研究

选取栓焊钢桥3种典型细节(单面盖板搭接节点、不承载角焊缝节点、摩擦型高强螺栓连接节点),用FRANC2D/L软件对这3种细节的裂纹扩展进行模拟分析,给出3种细节在单边裂纹和双边裂纹模式下的几何形状因子计算公式,并得到这3种细节裂纹扩展过程中应力强度因子与裂纹长度的关系,其中,对于单面盖板搭接节点:双边裂纹的KI值要比单边裂纹的KI值略大一些;对于不承载角焊缝节点:单边裂纹的KI值要比双边裂纹的KI值大一些;对于摩擦型高强螺栓连接节点:单边裂纹和双边裂纹的KI值几本相同。研究的结果可直接用于这3种钢桥细节的疲劳寿命预测。     

水泥混凝土路面损伤断裂研究

本文应用断裂力学、损伤力学和路面破坏的原理,对水泥混凝土路面损伤断裂的产生,扩展直至破坏的全过程进行分析,指出每个阶段混凝土路面裂缝形成的根本原因,以便对症下药,为混凝土路面抗裂研究和处治提供科学依据。     

平行界面的裂纹对应力强度因子的影响

研究了平行界面的裂纹的最大应力强度因子及影响因素.利用体积力方法和格林函数,最大应力强度因子可以表达为裂纹界面距离与弹性模量比的函数.通过数值计算给出了应力强度因子随裂纹形状、界面距离以及弹性常数的分布,并在此基础上利用√area参数分析了裂纹形状对应力强度因子的影响.研究表明,对于平行于界面的裂纹问题,√area参数是应力强度因子的主要控制因素.平行于界面的椭圆裂纹的研究结果可以用于分析任意三维裂纹的最大应力强度因子.     

基于断裂力学原理的石拱桥裂缝允许灌浆压力研究

基于断裂力学原理,从简单ANSYS断裂模型出发,计算石拱桥砌石裂缝在不同灌浆压力作用下的缝端应力强度因子,再依据裂缝扩展准则工程判据,分析整段灌浆的允许灌浆压力以及不同分段灌浆长度下的允许灌浆压力,为压力灌浆修补裂缝技术提供理论支撑。     

α—N曲线的四参数方程拟合

用目前普遍采用的三参数方程对５组裂纹扩展α－Ｎ试验数据进行了拟合时发现,该方程对裂纹扩展全过程试验数据的拟合精度不高,特别是当Ｎ接近断裂寿命时误差变得很大。为此,提出了四参数方程,将确定方法中未知参数的问题化为求多元函数极小点的数学规划问题,用四参数方程来拟合裂纹扩展全过程α－Ｎ试验数据时可得到此三参数方程更好的拟合精度。     

土钉支护作用机理的力学研究

土钉对土体(岩体)边坡的支护功效是十分显著的。基于断裂力学原理,提出了关于土钉支护体系作用机理的力学新方法,分析和解释了土钉筋材在边坡土体(岩体)剪切过程中的阻裂机理。其不仅形象地揭示了土钉阻止裂纹发展进而控制边坡贯通滑面形成的过程,而且借助裂纹尖端的应力强度因子,从数学层面上研究了土钉支护体系对边坡稳定的贡献度,实现了对土钉支护体系作用机理的定量分析。通过工程实例验证了所提出的力学方法的正确性。     

基于断裂力学的UHPC加固钢桥面板性能分析

正交异性钢桥面板的板-肋焊接处是车辆荷载下极易开裂的位置,通过UHPC加固可以有效减小钢桥面板的疲劳风险。为了研究UHPC加固钢桥面板的效果,基于线弹性断裂力学展开有限元分析。通过正交异性钢桥面板试验案例作为参考对焊趾处的疲劳性能进行计算,验证了有限元模型的可靠性,通过在焊接细节处插入初始裂纹进行应力强度因子计算分析,考虑不同加载位置以及UHPC层厚度对裂纹尖端的应力强度因子值的影响。研究结果表明：顶板处焊缝位置的热点应力要高于U肋处的焊缝,热点应力受荷载位置影响较为明显;增加UHPC层可有效增加正交异性钢桥面板的刚度,从而减少裂纹尖端的应力集中,增设50 mm厚的UHPC铺装层时,初始裂纹尖端的应力强度因子减小约89%,研究内容可为UHPC加固钢桥面板设计提供参考。