Numerical simulation of fatigue crack propagation under biaxial tensile loadings with phase differences

Fatigue crack propagation under the biaxial tensile loading, which loading directions are normal and parallel to the initial crack position, is highlighted in this study. Most of in-service structures and vessels are subjected to many types of loading. Generally, these loadings have different axial components with different phases. However, the structural integrities of structures and vessels are evaluated according to design codes based on theoretical and experimental investigations under a uniaxial loading condition. Most of these codes are based on the S–N curves approach. An approach that does not use S–N curves has been favored by researchers, with the fracture mechanics approach preferred for evaluating the fatigue life of structures. An advanced fracture mechanics approach was developed based on the Re-tensile Plastic zone Generating (RPG) stress criterion for fatigue crack propagation. In this study, fatigue crack propagation tests under biaxial loading with six different phase and loading conditions are performed and the effect of the phase difference under biaxial loading is evaluated. A numerical simulation method of fatigue crack propagation based on the RPG stress criterion under different biaxial loading phase conditions is presented and compared to measured data.     

SiC颗粒增强铝基复合材料细观损伤的温度效应

SiC颗粒增强铝基复合材料的宏观力学行为与其微观损伤机理密切相关，随温度的升高，材料力学性能明显下降，SiCD／A356复合材料表现出不同的细观损伤机理．文中对真空双搅拌方法制备的质量分数为20％的SiC颗粒增强铝基复合材料在室温和高温下的细观损伤机制进行了研究，在试样断口上，通过扫描电镜观察到了不同的裂纹萌生和扩展机制，根据不同温度下表现出的不同失效方法，归纳出了复合材料细观损伤的温度效应曲线．研究表明，在室温下复合材料的裂纹萌生以基体撕裂和颗粒断裂为主，高温下其裂纹萌生机制以颗粒脱离和基体撕裂为主．     

φ840D货车车轮辐板孔疲劳裂纹扩展特性研究

针对目前840D货车车轮辐板孔裂纹故障增多及其可能带来的隐患,本文首先采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力和制动热应力,其次根据线弹性断裂力学理论研究了辐板孔边裂纹的应力强度因子,最后结合Forman疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,得到不同运用工况下辐板孔裂纹扩展的基本特性及规律,从而分析出了导致裂纹扩展的载荷条件。分析结果表明:辐板孔裂纹是典型的疲劳裂纹,是由萌生于辐板孔内侧的微细裂纹逐渐扩展而来的,它是由热负荷和机械载荷的综合效应造成的。单纯的机械载荷不会直接导致孔边裂纹的萌生和扩展;坡道制动与机械载荷的叠加才是导致辐板孔裂纹萌生与扩展的最主要的载荷工况。这对预防车轮疲劳失效、优化车轮设计,保障行车安全,具有重要意义。     

基于最大裂纹张口位移计算应力强度因子的方法研究

文章提出了基于最大裂纹张口位移计算I型应力强度因子的新方法,该方法适用于复合载荷(均匀拉伸和纯弯曲载荷组合)作用下的具有半椭圆表面裂纹的有限平板模型。首先,理论推导了具有埋藏裂纹的无限大平板受均匀拉伸载荷作用时应力强度因子与裂纹最大张口位移的对应关系,再应用有限元数值模拟技术,考虑了表面效应、模型尺寸效应及载荷形式的影响,然后基于有限元模拟结果,根据多元多次最小二乘法原理拟合出对应修正系数表达式,最终建立了复合载荷作用下有限平板裂纹尖端应力强度因子与最大张口位移的函数关系,实现了由容易获得的最大裂纹张口位移确定应力强度因子的方法。该方法避免了对裂纹尖端的应力场、位移场的分析,为实际应用中应力强度因子的获得提供了新的方法。     

含裂纹船用气瓶安全评价及剩余寿命预测

针对船用气瓶使用过程中出现的疲劳失效问题,开展含裂纹气瓶安全评价及剩余寿命预测研究,通过疲劳裂纹扩展速率试验,得到疲劳裂纹扩展速率公式。对3种典型尺寸表面裂纹进行理论计算,获得船用气瓶安全评定结果和临界裂纹尺寸,并通过3种人工预制裂纹疲劳试验和安全评价验证理论公式的合理性。评定结果表明：当初始裂纹深度[a]≤1.5 mm,长度[2c]≤10 mm时,船用气瓶可安全使用至下一周期。     

水泥混凝土路面加铺沥青路面设计探讨

结合浑河南路水泥混凝土路面加铺沥青路面的设计,探讨加铺沥青路面的设计、减少反射裂缝的措施等,有关经验可供相关专业人员参考。     

斜拉桥下塔柱大体积混凝土温控研究

大体积混凝土由于其聚集的水化热高且混凝土散热困难,因此温度裂缝控制是大体积混凝土施工的关键。该文结合工程实例,依据温控标准,提出温度控制措施,通过Midas软件模拟大体积混凝土的温度场,分析混凝土浇筑、水管冷却及边界条件等因素对其温控的影响,并制定相应的温度监测方法以检验温控标准和措施效果。其数值分析与现场监测结果达到较好的吻合。     

公路项目质量保证成本估算模型构建与运用

为预估公路保证成本,进而规划、有效控制和适时拨付保证成本、指导各部门实践,在剖析国内外研究趋势基础上,引入公路项目失效函数理论,分析了失效因子与质量保证的关系;随后基于个体失效模式、可靠性、随机过程,构建了公路项目失效函数;并以某公路项目为例对长期质量保证下横向裂缝与车辙2个指标进行质量保证期期望维修成本和保证风险成本进行估算;以此为基础对政策制订、发包商的招标行为、承包商的投标与施工行为、质量保证资源协调控制进行了分析,最后对估算模型现实运用的扩展性进行了说明.     

降雨入渗对裂隙性红粘土边坡的稳定性影响分析

红粘土具有干缩开裂性,裂隙性红粘土、尤其是高吸力红粘土边坡,其稳定性跟降雨入渗有很大关系.基于饱和-非饱和土渗流理论,建立了裂隙性高吸力红粘土边坡数值分析模型,模拟了降雨入渗条件下边坡暂态渗流场,分析了降雨强度、裂隙深度、裂隙渗透系数等对裂隙性红粘土边坡渗流场及稳定性的影响.结果表明,短期降雨对低渗透性红粘土边坡渗流影响较小,高渗透性裂隙加快了雨水入渗;土坡安全系数对雨强的敏感度与土体饱和渗透系数有关;裂隙深度影响边坡安全系数、滑裂面位置及形状;随着裂隙深度增加,边坡安全性系数对雨强敏感性显著增加,边坡滑动形式趋向于浅层滑动.     

R101驱动桥后桥壳总成裂纹试验分析

通过气密性试验来寻找R101后桥总成渗油的确切位置,并对渗油处裂纹产生的原因进行剖析,最终提出解决裂纹源的方法。