滨北桥钢板及焊接接头质量标准研究

滨北线松花江公铁两用钢桁梁桥处严寒地区哈尔滨,设计最低温度为-43.1℃时,桥梁用结构钢Q370q E、Q420q E的各项力学性能指标在规范中没有规定,因此有必要开展钢板及焊接接头质量标准研究。根据断裂力学原理,以防断裂设计即结构材料所具有的断裂抗力Kc必须高于结构物所要求的最高断裂驱动力KI(KC≥KI)为理论依据,通过试验数据确定采用Q370q E、Q420q E高强度结构钢作为滨北桥的结构用钢,得出钢板焊缝的强度、韧性以及钢板的断裂抗力、焊缝冲击功等指标的设计限值及板厚与温度的变化关系,为确保滨北桥钢板及焊接接头技术指标的要求,提出焊缝的韧性与钢材强度的韧性相匹配原则。     

地震作用对有砟轨道桥上无缝道岔纵向受力与变形影响分析

桥上无缝道岔是在高速铁路、艰险山区铁路上铺设跨区间无缝线路不可避免的技术难题,同时跨越震区时,道岔结构自身处于双层薄弱环节之中。根据地震作用下有砟轨道桥上无缝道岔梁轨相互作用原理,建立地震作用下岔-桥-墩动力非线性有限元模型,分析地震波频谱特性、地震动加速度峰值、岔区阻力、梁体温差等因素下的有砟轨道桥上无缝道岔地震作用响应规律。研究结果表明:无缝道岔约束作用较大提高了桥梁结构的低阶自振频率,而且改变了其振动形态;地震波频谱特性和加速度峰值大小对桥上无缝道岔响应影响显著,地震荷载波频越靠近结构主频,加速度峰值越大,桥上无缝道岔受力和变形越大;在钢轨温变较高,又同时考虑地震荷载效应时,钢轨强度和线路稳定性均得不到保障,建议对跨越震区的桥上无缝道岔设计时检算地震荷载与钢轨、梁体温变共同作用时的钢轨纵向力以及道岔联结件受力、关键位置相对位移等。     

桥上有砟轨道无缝道岔非线性阻力及其影响分析

为了分析考虑阻力弹塑性变化的高速铁路桥上无缝道岔纵向力演变机理,使用试验与理论分析相结合的方法,全面考虑了道床纵向阻力的弹、塑性变化特征。进行扣件系统反复加卸载试验和有砟道床阻力测试,通过研究线路纵向阻力退化现象,分析其产生机理,并构建无缝道岔新型线路阻力本构模型。以高速铁路18号无缝道岔为例,在ANSYS中建立考虑边界效应的岔-桥-墩一体化模型,将试验所得参数与规范值进行仿真分析对比,深入分析考虑阻力弹塑性变化时对桥上无缝道岔受力及变形的影响。结果表明,当梁轨相对纵向位移较小时,使用规范规定的线路纵向阻力进行高速铁路桥上无缝道岔受力与变形分析,会使计算结果与实际相比普遍偏小。当出现阻力强化现象时,使用规范值进行无缝道岔的受力变形计算所得的结果偏于不安全。建议在实际工程中应尽量进行大量的试验分析,从而修正规范值。     

不同扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验

为了研究矩形扶强材和削斜扶强材结构形式的某铝合金船体纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能，对此进行了试验研究。首先建立舱段结构的有限元模型（该目标船纵骨采用6082铝合金，其他部分采用5083铝合金材料），确定载荷工况并计算分析两种扶强材结构在相应载荷水平下的应力分布状态。在此基础上，设计并开展了实际板厚四点弯曲疲劳模型试验，获得了试验模型在不同载荷水平下的疲劳失效循环次数，并且根据试验测得数据得到了两种扶强结构形式的S-N曲线。试验结果表明矩形扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能优于削斜扶强材形式，该结论可为舰船上纵骨贯穿舱壁结构处节点形式的设计以及5083与6082铝合金焊接结构形式（T型焊接和趾端焊接）的疲劳强度评估提供依据。     

复合材料纵横加筋圆柱壳自由振动分析

使用能量法分析了两端简支复合材料纵横加筋圆柱壳的自由振动特性,从Love's理论出发,分别计算壳体面板和纵横加筋结构的应变能和动能,然后代入Lagrange方程得到频率方程.通过比较,文中的计算方法所得到的结果与文献比较吻合.采用平均法计算的结果比采用离散方法计算的结果偏小.最后还研究了壳体和加筋结构参数以及静水压力的变化对圆柱壳自由振动频率的影响.文中利用平均法来处理加筋结构,简化理论推导并减少了计算.     

Novel hot spot stress calculations for welded joints using 3D solid finite elements

This paper presents a novel numerical method through which less mesh-sensitive local stress calculations can be achieved based on the 3D solid finite element, adhering strictly to the original definition of hot spot stress. The traction stress, which is defined at 0.5t and 1.5t away from the weld toe, was calculated using either a force equivalent or work equivalent approach, both of which are based on the internal nodal forces on the imaginary cut planes. To confirm the validity of the proposed method, 5 typical welded joints widely used in ships and offshore structures were analyzed using 5 different solid element types and 4 different mesh sizes. Finally, the methodology was applied to the more complicated pontoon-column connection part of a semi-submersible RIG under a realistic wave load, and the performance of the proposed method was compared with the traditionally used surface stress extrapolation method.     

铁路无缝道岔计算方法的研究

研究无缝道岔各部件的受力与变形规律,将轨枕视为弹性地基上的有限长梁,用基于弹性理论的戈尔布诺夫 波沙多夫方法对轨枕进行受力分析,建立了扣件阻力和轨枕变形曲线的函数关系;在继承现有试验成果的基础上,通过假设钢轨纵向力函数,计算了无缝道岔结构各部分的能量;再利用广义变分原理建立了结构的非线性平衡方程组;最后用最速下降法求解该方程组;编制了实用的计算程序。以秦沈客运专线38号无缝道岔为例,计算轨温变化时,其钢轨纵向力及位移等的分布规律。     

Stress concentration factors at welds in pipelines and tanks subjected to internal pressure and axial force

In this paper, analytical expressions for stress concentration factors in pipes subjected to internal pressure and axial force are derived for a number of design cases based on classical shell theory. The effect of fabrication tolerances in simple butt welds is assessed. Analyses based on classical mechanics are compared with results from axisymmetric finite element analyses for verification of the presented methodology. Stress concentration factors are presented for circumferential butt welds in pipes welded together from pipes with different thicknesses, welds at buckling arrestors, welds at flanged connections in pipelines, and welds at ring stiffeners on the inside and the outside of the pipes. It also includes stress concentration factors at end closures in pipes for gas storage. Larger pipes are fabricated from plates with a longitudinal weld. This fabrication process introduces out-of-roundness in the pipes. The actual out-of-roundness is a function of internal pressure. An analytical expression for the bending stress in the pipe wall due to this out-of-roundness is presented. The derived stress concentration factors can be used together with a hot spot stress S–N curve for calculation of fatigue damage.     

提速转向架焊接构架疲劳寿命的实用分析方法

评估随机载荷作用下焊接构架的疲劳强度,并开展随机载荷下焊接构架疲劳寿命及可靠性研究。提出焊接构架疲劳控制部位的确定方法。开发用于采集应力时间历程的多通道、能连续十几小时工作的数据采集系统,研究了多种提高数据可靠性技术。建立基于累积破坏率的非线性二维疲劳累积操作准则及可靠性分析判据,在此基础上建立疲劳寿命及可靠性分析模型。对焊接构架用16MnR钢两种常用接头进行了系统的疲劳试验研究,得出接头疲劳性能数据曲面。对提速客车所用的209HS型转向架焊接构架的疲劳寿命及可靠性进行分析计算,得出可靠度为50%条件下大约可以运用5 75年;在99%的可靠度下,只能运用2 47年的结论。     

基于IIW准则的焊接接头多轴疲劳强度评估

多轴疲劳失效是焊接结构的主要失效模式之一。本文基于IIW多轴疲劳准则,结合切口应力法,采用1mm与0.3mm两种虚拟半径,对当前比例加载与非比例加载下的多轴疲劳实验数据进行了对比研究,结果表明：较之于名义应力法,两种虚拟半径下的切口应力系统数据点分散带 从1:3.06分别降至1:2.01与1:2.15,虚拟半径取0.3mm在多轴疲劳分析中是可行的;两种虚拟半径下的实验数据点分布均与厚度相关。在此基础上,本文在1mm与0.3mm两种虚拟半径基础上引入了0.5mm的虚拟半径,针对不同板厚引入不同虚拟半径进行有限元分析,数据点分散带 进一步降至1:1.78,拟合得到存活率PS=97.7%的S-N曲线,其斜率m为5.7,疲劳等级FAT为500MPa。