A review of the effect of a／W ratio on fracture toughness （Ⅰ）—experimental investigation in EPFM

Many experimental investigations have previously been performed and recently done on different shipbuilding structural steels where the specimens size and crack depth/specimen width (a/W) were varied. A series of interesting results have been gained. It is worthwhile to have a review on the effect of a/W ratio on fracture toughness, and further theoretical analysis is necessary. In this paper, experimental work in elasticplastic fracture mechanics (EPFM) was discussed. Tests had been carried out on 10 kinds of strength steels. Results showed that J _i and δ₁ values increased with decreasing a/W when a/W<0.3 for three-point bend specimens and that shallow crack specimens which have less constrained flow field give markedly higher values of toughness than deeply notched specimens. However, for a/W>0.3, the toughness was found to be independent of a/W. Slip line field analysis shows that for shallow cracks, the hydrostatic stress is lower than that from standard deeply cracked bend specimen which develops a high level of crack tip constraint, provides a lower bound estimate of toughness, and will ensure an unduly conservative approach when applied to structure defects especially if initiation values of COD/J-integral are used.     

A review of the effect of a/ W ratio on fracture toughness （Ⅲ） ——theoretical analysis

In part I and II of this series, experimental investigation in both EPFM and LEFM had been discussed. In this part, further theoretical analysis is given. The theoretical development of Two Parameter Fracture Mechanics by Hancock etc, has rationalized our experimental results. This method can be applied to engineering practice, and will allow the advantage of enhanced toughness for specimens with low levels of constraint to be taken into account for defect assessment.     

怀通高速公路骨架抗裂型水泥稳定碎石基层材料性能试验研究

结合怀通高速公路的工程实践,研究了粗骨料少粉料密实型水泥稳定碎石基层材料的体积性能指标、强度指标、刚度指标、收缩系数、抗裂指标进行了深入的试验研究,试验研究结果表明：骨架抗裂型级配水泥稳定碎石比悬浮型级配相比,具有更密实、强度更好、收缩性能好、抗裂性更强的特点。并且减少裂缝、节约造价。同时本文还结合怀通高速公路工程实践,对骨架抗裂型水泥稳定碎石基层的施工关键技术进行了研究。     

重型AMT起步和换挡控制指标的研究

重型AMT变速箱控制难点是不同工况下离合器及选换挡执行机构的控制及协调,传统的开发方法需要通过大量的试验进行调试和标定,这种方法虽然实时性好,但是效率低、成本高,且具有一定的危险性。本文通过对熟练驾驶员的手动箱驾驶试验数据进行采集和分析,提炼出不同工况下离合器及选换挡机构的控制指标,并将这些指标应用到AMT变速箱开发中,并通过样车进行试验验证。结果表明,这种方法能有效缩短AMT变速箱开发周期、降低开发成本。     

不同工艺对浇筑式沥青混合料疲劳性能的影响

通过使用GMA和MA两种成型工艺的浇筑式沥青混合料,并对其进行室内冲击韧性试验,获取了不同成型时间和不同温度下的冲击韧性．基于能量法,分析了不同施工工艺下浇筑式沥青混合料疲劳性能．研究结果表明：使用GMA工艺,在温度为220℃、拌和时间为1h情况下,沥青混合料具有最大的冲击韧性,抵抗变形和断裂能力更强,具有良好的疲劳性能．     

正交异性钢桥面水泥基铺装过渡层的研究

首先以铺装层与含加劲肋和纵横隔板的正交异性钢桥面局部梁段作为计算对象,进行有限元分析,发现随铺装下层模量的增大,铺装层与钢桥面板复合效应增强,使铺装层总体受力也越有利,故有必要研制模量较大的水泥基铺装过渡层,以改善正交异性钢桥面板与铺装层之间的受力状态。其次,鉴于轻质混凝土与聚合物改性水泥混凝土的优越性,开展合理选材与配合比设计研究,研制同时具备这2种混凝土优点且适用于钢桥面过渡层的轻质聚合物水泥砂浆(LPCM)。然后,对所研制的轻质聚合物水泥砂浆进行抗压强度、抗折强度、疲劳性能、应力应变曲线特点和改性机理等进行了分析。研究发现:所研制的砂浆密度约1 800 kg/m3,为轻质砂浆;丙烯酸乳液的掺入有利于降低轻质砂浆水灰比、改善浆体工作性、增大轻质砂浆的柔韧性与抗裂性,但存在一个最佳掺量问题;具有高抗拉强度的聚合物膜是显著改善其抗折强度、压折比、弯曲韧性和疲劳性能等一系列力学性能的根本原因。轻质聚合物砂浆是一种性能优异的柔韧性水泥基材料,建议使用在对厚度、自重和柔韧性有一定要求的钢桥面铺装过渡层。     

钢纤维混凝土断裂性能的试验研究

钢纤维混凝土由于能有效地改善混凝土材料的力学性能,在道路工程中得到了较多的应用。文中对钢纤维混凝土在不同纤维含量、不同试件宽度以及不同初始裂缝深度下的断裂性能进行了试验研究。研究表明钢纤维混凝土的临界应力强度因子KIc和临界J-积分JIc与试件宽度无关,但随着初始裂缝深度的增加而减小。     

聚丙烯酰胺改性水泥混凝土

研究了聚丙烯酰胺对水泥混凝土桥面铺装层路用性能的改性效果。结果表明：聚丙烯酰胺对提高抗折强度、粘结强度、弯曲韧性和抗磨性有显著作用,并可降低压折比、渗透性和收缩性。     

基于韧性理论的中国城市轨道交通事故统计分析

基于城市轨道交通系统(urban rail transit system,URTS)韧性理论,以"系统-扰动"二元为研究对象,从URTS的受灾视角,搜集2007—2018年中国大陆35座城市在城市轨道交通运营阶段发生的事故共计1 911起,对其受到的所有扰动进行归类分析,从事发年份、事故类型、事发城市、制式等方面探究事故发生的规律性。结果显示,运营事故总数在2015年达到峰值后逐年递减;4类事故中,技术扰动事故高频低损,人为扰动事故低频高损;运营历史越长、线网规模越大、制式类型越多、客流强度越大的城市,事故越多,事发频率越高;在各类制式中地铁事故占比最大,近年来地铁运营安全性持续提高。最后,结合事故的规律性,基于4种事故类型,从技术、管理和政策3个维度提出对应的解决方案。     

CTOD与BS7910结合的桥梁钢断裂韧度评定方法

针对应用裂纹尖端张开位移(CTOD)评判指标评定桥梁钢和焊接接头的断裂韧性时缺少依据的问题,提出将CTOD试样的单边疲劳预裂纹作为缺陷,运用BS7910《金属结构缺陷可接受性评定方法指南》的失效评定曲线对桥梁钢的CTOD值进行评定。具体方法是根据对应桥梁钢CTOD试验温度下的单轴拉伸应力—应变曲线,得到桥梁钢真应力—真应变曲线,然后按照BS7910的2B级评定方法得到桥梁钢的CTOD的失效评定曲线,最后根据桥梁钢的CTOD值在失效评定曲线图上所处的位置对其合格性进行评定。应用该方法对某大跨度斜拉桥用50,60和100mm厚的S420ML桥梁钢进行评定,结果表明,这3种厚度的S420ML桥梁钢的CTOD值均在失效评定曲线图中可接受区域内,它们的断裂韧度均为合格。