结构钢刻痕杆断裂试验

为研究结构钢断裂机理及抗断设防,对10个结构钢刻痕杆进行断裂试验,试验较为精确地记录了全程载荷-位移曲线和断裂载荷.试验结果表明,塑性变形只发生在刻槽处很小的范围内,lüders带局部区域的传播导致屈服平台不明显;初始裂纹始于颈缩中心部位的夹杂物或硬相粒子处,微孔的增长和合并导致延性断裂,试件最终断裂于应力三轴比率和等效应变都较高的刻痕根部,其断裂形式为正断与剪断混合型,断口为杯锥形,显示了断裂的定性规律.试验数据离散较小,试验结果与预测一致,为研究结构钢断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验数据.     

含裂纹灰铸铁试件拉伸破坏的试验研究

通过无裂纹、单边裂纹和双边裂纹灰铸铁试件对铸铁的拉伸破坏行为进行了试验研究。无裂纹铸铁受到拉伸载荷作用时呈现突然断裂,研究表明在铸铁中加入裂纹后总变形量和刚度降低,试件不会发生突然断裂,表现出一定的韧性特征。当灰铸铁试件中裂纹小于5 mm时,单裂纹试件和双裂纹试件的最大拉伸载荷力/位移曲线的割线刚度基本相同。裂纹纵向间距对双裂纹试件的最大载荷和割线刚度影响较小,但试件达到最大载荷后的变形能力随裂纹纵向间距的增大而增大。     

适应性底座附加载荷影响因素的敏感度分析

为研究悬垂弹射系统适应性底座附加载荷影响因素的敏感度,分析了附加载荷的产生原理,推导出附加载荷的数学计算公式;建立了适应性底座附加载荷基准数值模型并通过实验加以验证,同时,将附加载荷的数值解与解析解进行对比;利用结合参数化技术与多元广义多项式神经网络技术对附加载荷影响因素的敏感度进行分析.结果表明:适应性底座S弯处的最小直径D2和离地高度H与附加载荷峰值呈正比关系,S弯处最大直径D1、S弯下弯半径R1以及S弯上弯半径R2与附加载荷峰值呈反比关系;D2、D1及H为影响附加载荷峰值的主要因素,R1及R2为影响附加载荷峰值的次要因素;各影响因素对附加载荷峰值影响的敏感度排序为D1HD2R2R1.     

轴向加载条件下中碳钢的超低周疲劳断裂设计

研究中碳钢在轴向疲劳载荷下的超低周断裂问题,讨论载荷形式、切口几何参数和加载频率与断裂循环周次的关系,提出适宜于中碳钢材料在超低周轴向疲劳载荷下的断裂设计参数.结果表明,拉压疲劳载荷能够达到低能耗、断面高质量、超低周次高效率的断裂设计要求,适宜的载荷频率为3~5 Hz,适宜的切口参数为切口尖端半径r=0.1~0.3 mm,切口角度α=60°,切口深度t/D=0.14~0.17.     

金属材料不同缺口根半径拉伸试样中的应力应变分析

用有限元法计算了钢和铝合金不同缺口根半径拉伸试样的应力、应变分布及其随外加载荷的变化规律.研究结果表明,缺口前端的最大正应力σyy/σy、三向应力度σm/σ和等效塑性应变εp都随外加载荷P/Pgy的增加而增大,但在整体屈服之前(P/Pgy<1)和整体屈服之后(P/Pgy>1)的变化规律不同.当外加载荷P/Pgy一定时,随缺口根半径的减小,缺口前的σyy/σy、σm/σ和εp均增大,但在较大缺口根半径(R≥2mm)和较小缺口根半径(R<2mm)时的应力、应变分布及其随P/Pgy的变化规律有所不同.材料拉伸力学性能对缺口前端的应力、应变分布总体上影响不大.     

铸铁断裂机理原位拉伸研究

用SEM原位拉伸实验对不同缺口的灰铸铁试件的断裂过程做了详细研究和分析.研究结果表明,铸铁的断裂与钢的脆性解理断裂不同.铸铁试件的断裂过程与预缺口的形态有关;在载荷很小时产生微裂纹,随着载荷的增加,微裂纹扩展,微裂纹扩展的同时产生大量新的微裂纹,直至各裂纹连接使试件整体断裂.     

盖板加强型节点局部试件断裂性能试验研究

为研究钢框架盖板加强型节点焊缝处发生断裂的可能性,设计制作了11个盖板加强型节点局部试件进行单调拉伸试验,研究了加载速率、加强板厚度、焊缝缺陷对局部试件断裂性能的影响。试验结果表明:试件破坏形态主要分为梁翼缘板颈缩断裂和加强板端部角焊缝断裂两类;提高加载速率会导致试件塑性变形能力降低;加强板厚度变化对局部试件影响较小;对接焊缝缺陷对试件的承载能力及焊缝的断裂性能影响不明显;试件对加强板端部角焊缝缺陷较敏感,缺陷处易发生断裂。     

对双悬臂梁中低速韧性撕裂的准静态分析模型

对典型结构钢的双悬臂梁试件的中低速韧性撕裂的实验进行了准静态模拟。采用弹塑性地基上弹性梁的分析模型,对速度范围从准静态到５．９７ｍ／ｓ的中低速韧性撕裂实验进行了分析。由实验得到每一时刻的载荷强度和裂纹位置,由模型求出了加载点的位移值并与实验值进行了比较,得到了较好的符合。在此基础上求出了裂纹扩展的塑性功和ＣＯＤ值。     

钢筋-金属波纹管灌浆连接的锚固性能试验研究

为研究钢筋-金属波纹管灌浆连接的锚固性能,设计并制作了23组灌浆连接试件.基于拉拔试验,分析了钢筋锚固长度l_a、孔径比D/d和螺旋箍筋约束等因素对灌浆连接锚固性能的影响.研究结果表明,试件的破坏形式包括钢筋拉断、钢筋拔出、金属波纹管拔出和混凝土开裂等4种,且以钢筋拉断为主.当孔径比D/d=1.90～2.23时,试件由于试验原因多未发生破坏,但钢筋均达到屈服强度.当孔径比D/d=2.52～3.50且锚固长度l_a≥10d时,试件破坏形式均表现为钢筋拉断.当孔径比D/d=1.90～3.50且锚固长度l_a=7d～24d时,钢筋的黏结刚度随锚固长度l_a和孔径比D/d的增大呈先增大后减小的趋势.在外径为89 mm的金属波纹管内加入螺旋箍筋后,钢筋黏结滑移量显著降低,锚固性能明显提升.在工程应用中,当钢筋直径不大于25 mm时,建议锚固长度l_a取10d～15d,孔径比D/d取2.50～3.50.     

基于Wiener随机过程地下腐蚀环境中 钢筋混凝土耐久性寿命预测

根据兰州地铁沿线站台地下水和土壤中所含腐蚀离子配置含有SO24-、Cl-、Mg2+的4种复合盐溶液,将钢筋混凝土试件置于复合盐溶液中,每隔90 d通过电化学工作站及超声声速检测仪进行无损检测,利用非单调Wiener随机退化过程,以相对动弹性模量值达到0.4时作为混凝土失效破坏条件,以混凝土裂缝开展宽度达到0.2 mm时的腐蚀电流密度作为混凝土中钢筋的失效阈值,进而建立钢筋混凝土耐久性寿命预测模型.研究结果表明:复合盐溶液环境下,极化曲线整体向腐蚀电流密度增大和负电位方向移动,交流阻抗图谱呈现双容抗弧,初始时刻低频区阻抗弧半径大,斜率高,腐蚀周期增加,低频阻抗弧半径逐渐减小并向阻抗实部收缩,阻抗谱逐渐左移.裂缝宽度到达0.2 mm时腐蚀电流密度的失效阈值为7.6375μA/cm2,基于Wiener随机过程模型可以很好地反映钢筋混凝土在腐蚀环境中耐久性寿命变化.钢筋和混凝土寿命曲线均呈现出三阶段变化特点,钢筋寿命曲线第一阶段持续时间更长,第二阶段加速退化速率更快.通过Wiener随机过程得到钢筋的寿命小于混凝土寿命,在A、B、C、D四种溶液中的寿命分别约为7200 d、2900 d、4500 d及2000 d,而混凝土在4种溶液中的寿命分别约为10000 d、6500 d、5500 d及5000 d.且钢筋寿命对氯盐的敏感性大,而混凝土寿命对硫酸盐的敏感性大.