Study of fatigue crack nucleation processes by crystalline FE analysis

 In order to accumulate knowledge about how material compositions and manufacturing methods affect fatigue strength, this paper investigates the relationship between the swiftness of the changes in the macroscopic indices of the crack initiation process and the hardening properties of a material. This is done by calculating the cyclic deformation behavior of a f.c.c. single crystal. The relationship between the swiftness of the changes and the crystal geometries is also examined by calculating the deformation behavior of a f.c.c. crystal with a high Schmid factor buried in a large crystal with a low Schmid factor. In addition, a multiscale hardening rule based on forest theory is developed in order to examine the microscopic mechanisms of fatigue slip band (persistent slip bands, PSBs) formation. The validity of the theories presented is examined by comparing the changing nature of the measured and calculated hysteresis loop shapes of f.c.c. single crystals. Inhomogenous slip deformation through the crystal is also investigated, and inferences are then drawn about the microscopic mechanisms of cyclic hardening and PSB formation. Received: August 5, 2002 / Accepted: December 18, 2002 Address correspondence to: N. Osawa (osawa@naoe.eng.osaka-u.ac.jp) Updated from the Japanese original, which won the 2002 SNAJ prize (J Soc Nav Archit Jpn 1998;184:351–363, 1999;185:283–292 and 186:535–544, 2001;190:539–551)     

浅谈混凝土桥梁裂缝

浅谈了混凝土桥梁裂缝的分类、产生原因及预防处理措施.     

孔洞尺寸效应对岩石单轴压缩力学强度及破坏特征影响试验研究

为了研究孔洞尺寸效应对岩石力学强度的影响,利用岩石伺服压力机对含不同孔洞直径的岩石进行单轴压缩,并通过高速摄像机记录其破坏特征及裂纹扩展过程,从裂纹扩展角度阐述强度弱化机理。研究表明:(1)随着孔洞直径的增大,其抗压强度随之而减小,但降低速率逐渐减小;(2)起裂裂纹类型控制脱落面积,进而影响岩石宏观力学强度;(3)孔洞直径为6 mm、8 mm试样起裂裂纹为反向拉伸裂纹,反向拉伸裂纹扩展很短;孔洞直径为10 mm、12 mm试样起裂裂纹为正向拉伸裂纹,最终贯穿试验边界的均为正向拉伸裂纹。     

疲劳荷载作用下高强混凝土受弯构件的变形性能

通过对9根配有新Ⅲ级钢的高强混凝土梁的等幅疲劳荷载试验,分析研究了受弯构件的疲劳特性,探讨了其在疲劳荷载作用下裂缝宽度和挠度变化的一般规律和特点。经分析推导,得到了高强混凝土梁在疲劳荷载作用N次后的裂缝宽度计算公式及疲劳刚度计算方法,其计算结果与试验结果符合较好。     

高速铁路钢桥的低温脆性断裂评估

基于断裂力学理论,提出采用损伤容限法的高速铁路钢桥低温脆性断裂评估方法。采用Euoro-code3确定正交异性板钢桥面的有效宽度和等效疲劳应力幅,应用断裂力学的Paris公式计算疲劳裂纹扩展速率,按照同时考虑脆性断裂和塑性屈服断裂影响的R6破坏模式确定设计应力强度因子,根据裂纹的长度、冲击功和转变温度确定含裂纹钢板在不同温度下的断裂韧性,并考虑板厚对冲击功的影响,桥梁结构中焊接残余应力、列车速度、钢板弯曲成型等因素对钢桥低温脆性断裂的影响。该方法适用于无试验条件确定含裂纹钢板低温断裂韧性情况下的低温脆性断裂评估,也可用于钢桥的疲劳强度降低程度、使用寿命内检查次数和焊缝修补次数的确定。应用此方法对欧洲某高铁钢桥的钢横梁下翼缘进行-40℃条件下的低温脆性断裂评估结果表明,当列车速度大于150km.h-1且钢横梁、钢吊杆等局部构件活载应力在70MPa以上时,等效降温已经达到-5℃以上,此时必须考虑列车速度对其脆性断裂的影响,而对应变速率小于0.002 5s-1的构件可以不考虑列车速度对脆性断裂的影响。     

高速公路某T型刚构桥腹板裂缝成因分析及改进技术措施

通过对高速公路某T型刚构桥腹板出现裂缝的原因分析,提出了今后在设计类似结构桥梁时应注意的问题及采取的技术措施。     

PVDF压电薄膜结构监测传感器应用研究

压电材料是目前在智能材料系统研究中应用最为广泛的传感材料之一。由于PVDF压电薄膜具有制作成本低、机械性能好、灵敏度高等优点而受到了广泛关注。以PVDF压电薄膜作为结构监测的传感元件,对PVDF的应变传感原理进行了研究,并建立了基于信号采集与处理的PVDF应变监测系统,最后对PVDF监测构件裂纹进行了实验。实现了压电薄膜的应变与裂纹监测,为实际工程应用奠定了基础。     

沪通长江大桥承台大体积混凝土动态设计养护技术研究

沪通铁路沪通长江大桥为公铁两用桥,针对沪通长江大桥北岸正桥主墩承台平面尺寸大、混凝土数量多的工程特点,进行大体积混凝土温控方案设计,计算承台大体积混凝土的内部温度场及仿真应力场,并根据计算结果制定出控制有害温度裂缝的温控标准和相应的温控措施,提出"动态设计养护"法。施工实践表明,设计混凝土最优养护曲线,适时动态调整养护措施,可有效控制承台大体积混凝土裂缝。     

基于WEB的地铁道岔裂纹在线监测系统研究

为保障地铁安全运营,解决道岔在现有条件下监测所遇到的技术难题,提高维护效率和降低维护成本,设计基于Web的道岔裂纹远程在线监测系统,实现对地铁道岔裂纹的实时数据采集分析和远程监测等功能。采用UDP无连接通信技术进行以太网数据传输,分析使用WCF数据交换通信接口技术实现远程监测功能的可行性和优越性。通过功率谱密度图分析声发射信号,可以准确地识别出多路采集的信号中是否存在裂纹信号,从而判断所监测的道岔部件是否产生裂纹。系统已在地铁正线上运行良好,所检测结果与后期人工探伤所得结论一致,监测结果可为维修策略制定提供依据,保障地铁行车安全。     

桥梁混凝土裂缝分析

从常见裂缝特性、成因着手,旨在找出各种裂缝的防治措施,并提出简单的裂缝修补方法。以方便工程技术人员能够对症下药,尽量避免危害较大的裂缝在工程中出现。