钢网架螺栓球节点用高强螺栓的缺口效应分析

在悬挂吊车作用下,螺栓球节点网架的疲劳主要表现为节点的疲劳,而节点的疲劳关键是高强螺栓的疲劳．在影响高强螺栓疲劳性能的众多因素中,应力集中是其发生疲劳断裂的主要原因之一．本文从缺口效应出发,分析了高强螺栓疲劳裂纹的开展．并建立有限元模型,针对钢网架螺栓球节点常用的8种高强螺栓规格进行了单缺口应力集中分析．得到相应的应力集中系数,同时分析了螺纹牙根圆角半径对应力集中的影响,并提出了降低螺纹疲劳缺口敏感性的一些措施,为进一步以热点应力幅建立螺栓球网架疲劳设计方法奠定了基础．     

网架结构螺栓球节点中M39高强度螺栓变幅疲劳性能试验

螺栓球网架结构在悬挂吊车循环荷载作用下,节点处高强度螺栓易发生疲劳破坏。本文利用MTS疲劳试验机完成了7组M39高强度螺栓在轴向拉伸应力循环下的变幅疲劳试验,通过对疲劳断口的形貌分析,揭示了变幅疲劳的破坏特征,基于miner线性累计损伤法则对试验数据进行折算,得到对应的等效常幅应力,经拟合绘制了变幅疲劳破坏的S-N曲线并给出表达式,最后将此次变幅疲劳数据和已有的M39高强度螺栓常幅疲劳对比,证明了变幅疲劳破坏寿命可以等效成常幅疲劳问题来分析计算。本次变幅疲劳试验结果所得的应力循环次数达200万次时对应的容许应力幅为现行规范中的1.45倍。     

加载制度对螺栓球节点组合试件低周疲劳性能的影响

为了研究加载制度不同对螺栓球节点组合试件低周疲劳性能的影响,采用4种加载制度对8个相同试件进行轴向往复加载低周疲劳试验,研究了螺栓球节点在不同加载制度下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、累积耗能以及承载力退化规律。结果表明：在不同加载制度下,螺栓球节点组合试件的破坏形态基本相同,破坏发生在中间螺栓球节点处,经历了弯曲失稳、高强螺栓产生裂纹、裂纹扩展直到最终发生断裂等过程,破坏螺栓有颈缩现象,所有螺栓的螺纹丝扣均有较严重变形与磨损,超低周疲劳寿命很短;加载制度对试件超低周疲劳性能影响显著;试件的滞回曲线为捏拢类型、不饱满、不对称、耗能能力较小;不同加载制度的试件骨架曲线,无论受拉还是受压均基本重合,因损伤积累过程不同断裂点会有所不同;螺栓球节点的抗弯刚度很弱,在所连接的杆件弯曲时会诱发螺栓的折断,引起结构的连续破坏。     

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳计算

给出了采用热点应力法进行铸钢节点环形对接焊缝疲劳寿命估算的全过程.介绍了热点应力幅度的计算方法,即热点应力幅度的计算可根据名义应力和应力集中系数计算,也可采用有限元方法计算.给出了环形对接焊缝热点应力寿命曲线的表示方法和细节分类,列出了各种焊接细节的S-N(应力-寿命)曲线.介绍了线性Miner损伤累积准则.根据热点应力幅度、S-N曲线和线性Miner损伤累积准则,可对铸钢节点环形对接焊缝进行寿命估算.最后,以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,说明了波浪载荷下铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算过程.     

螺栓球节点中高强度螺栓的超低周疲劳破坏特征

为研究大震下网格结构螺栓球节点的破坏特征及机理,设计了杆件与螺栓球节点组合试件,采用FCS电液伺服结构试验系统对试件进行低周往复加载试验,加载制度为不对成等幅加载,获得了不同幅值加载下试件中高强度螺栓的变形特征。通过对高强螺栓断口的宏、微观分析探讨螺栓球节点中高强度螺栓低周疲劳破坏特征及机理,获得以下结论：随着加载制度中位移幅值增大,螺栓球节点组合试件中高强度螺栓的疲劳寿命减小,断口的疲劳源增加,扩展区面积减小,瞬断区表面不平整性程度提高;在较低位移幅值的加载制度下,螺栓的起裂机理偏向脆性断裂,随着加载制度位移幅值增大高强度螺栓的起裂机理由脆性断裂向准解理断裂转变,螺栓断口的瞬断区呈现偏向韧性断裂的特征。     

螺栓紧固铝板的微动疲劳寿命分析

以螺栓紧固铝板为研究对象,应用固体力学中的有限元分析理论对疲劳荷载作用下的螺栓紧固铝板进行分析计算,找出最大应力和最大位移所在位置,并在此基础上分别采用Miner疲劳损伤理论和有限元软件中的疲劳分析模块进行疲劳寿命分析及裂纹扩展寿命分析,且与已有实验进行对比,从而为螺栓紧固铝板的正确和安全使用提供了可靠的依据。     

高强螺栓球节点常幅疲劳性能试验研究及计算

对螺栓球节点网架中高强螺栓的常幅疲劳性能展开了相关的理论与试验研究。利用稳定、可靠的疲劳试验加载装置和Amsler疲劳试验机对高强螺栓的疲劳性能进行试验;并将试验结果与国内相似研究成果进行对比分析,得出了合理的高强螺栓球节点常幅疲劳设计方法。研究结果可为高强螺栓球网架的设计及疲劳验算提供参考。     

销铰连接M36高强螺栓常幅疲劳性能试验

在循环荷载作用下,大跨度钢结构销铰连接高强螺栓可能发生疲劳失效.为研究其疲劳性能,针对材质35CrMoA的12.9级高强螺栓进行9组常幅疲劳试验,拟合得到应力-循环次数曲线(S-N曲线),数值模拟获得其应力分布规律及应力集中系数,并通过试件断口形貌揭示其疲劳破坏机理.结果表明:螺栓承压面第一节螺纹齿根及耳板对试件的挤压处应力集中较严重,理论应力集中系数为4.409;螺栓的疲劳破坏绝大部分起始于模拟所得试件的应力突变位置,断口疲劳破坏特征明显;所得S-N曲线可以反映不同应力幅下销铰连接高强螺栓的疲劳寿命,分别建立了以名义应力幅和缺口应力幅为变量的常幅疲劳计算公式;对比试验结果与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)规定的疲劳建议值,2×106次循环对应的名义应力幅与缺口应力幅分别为标准中构件类别Z11建议值的84.78％和373.8％,为构件类别J2建议值的42.39％和186.9％.     

随机载荷下疲劳寿命的估算

本文论述了高周疲劳构件在平稳随机载荷作用下寿命预估的频域分析法,在现有文献和理论的基础上,给出了宽带高斯应力作用下,由危险点应力过程的自功率谱函数直接估算疲劳寿命的公式,并作了初步验证,适用于工程设计阶段和解决危险点应力-时间历程难以实测的疲劳问题.     

基于多因素修正的结构件疲劳寿命预估方法

针对传统疲劳寿命预估算法精度低且适用性窄的问题,结合工程结构件的实际特点确定了对疲劳寿命估算精度造成影响的主要因素,将影响因素量化为具体的修正因子,并在此基础上提出了一种基于多因素修正的结构件疲劳寿命预估方法.然后应用修正后的算法对实例构件的疲劳寿命进行估算,并将估算结果与应用局部应力-应变法估算的结果及台架疲劳试验结果进行对比.结果表明,修正后的算法能够实现一般大型结构件疲劳寿命的准确估算,是一类预测精度高、实施方便且具有广泛工程应用前景的疲劳寿命估算方法.     

金属材料热机械疲劳试验研究的现状

详细论述了金属材料的热机械疲劳试验与研究现状，分析了金属材料的热机械疲劳特性，讨论了热机械疲劳试验方法，并提出了目前热机械疲劳试验与研究中存在的问题，以及热机械疲劳研究领域的研究方向。     

躯体性疲劳机制研究的进展与思考

通过文献综述法简要总结了躯体性疲劳的概念、研究历史及现状，介绍了中枢疲劳和外周疲劳的可能机制，简要探讨了中枢疲劳和外周疲劳的关系。目前，疲劳研究采用了生物化学、生物电、微透析、基因表达等技术，已经深入到亚细胞、分子、质子和基因水平。研究结果表明，中枢疲劳的概念的内涵和外延未必妥当，中枢疲劳和外周疲劳之间有复杂的关系。为了阐明疲劳机理、实现抗疲劳、消除疲劳、增强体质的目标，未来的研究既要从微观水平对运动疲劳进行评定，也要从整体生物电的角度深入研究疲劳产生的可能机制。     

微晶玻璃的疲劳行为

本文系统研究了Ｋ２Ｏ－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＳｉＯ２－Ｆ多元系统的可切削微晶玻璃的疲劳行为．研究材料在静载荷、动载荷、循环载荷作用下的疲劳断裂的宏观规律，得到了材料在空气中三种载荷形式下的疲劳指数（应力腐蚀指数）ｎ分别为６９５４，３５２和１８１８．实验结果表明，应力腐蚀指数ｎ的大小强烈依赖于加载方式，并能作为材料抵抗裂纹扩展的某种抗力指标，循环载荷和动载荷对材料造成了附加损伤，致使在相同应力水平下材料寿命明显下降     

DFR法结构细节疲劳强度分析

论述了细节疲劳强度额定值(DFR)的意义及各个DFR值之间的关系。通过对铝合金7050-T7451试件在3种不同加工状态下的DFR试验研究,试验结果分析表明,单纯地改善孔的表面粗糙度对其疲劳强度没有明显的影响,而挤压强化却明显提高了孔的细节疲劳强度。     

非对称加载下疲劳P-R-S-N曲面族的构建

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式,提出了根据一组对称载荷下的疲劳试验数据,构建非对称循环载荷下的等幅P-R-5-N曲面族的简便工程方法,并给出了等幅P-R-5-N曲面族的普遍表达式,该曲面族在一定务件下,可退化为5-N曲线及疲劳等寿命曲线．P-R-5-N曲面族体现了二维应力与概率疲劳寿命的关系．该方法所需试验数据少,便于工程应用,可为在变幅或随机时间历程加载奈件下结构的疲劳可靠性分析提供依据．     

对称应力循环下裂纹萌生与止裂的缺口疲劳极限预测

实际工程材料不可能无限分割而在任意小尺度上满足均匀、连续、各向同性的要求.本文借助断裂单元的概念规定断裂力学适用的最小材料尺度,并取其上应力的平均值进行计算,得到了修正的缺口根部应力及应力强度因子表述式.在此基础上,根椐已有假设,推导得出对称应力循环下裂纹萌生与止裂的缺口疲劳极限预测式.预测值与实验值基本吻合.     

疲劳指数值对起重机金属结构件疲劳许用应力的影响

本文定量化分析了疲劳指数对起重机载荷谱系数、工作级别和结构疲劳许用应力的影响。根据分析和计算结果，作者认为疲劳指数值对起重机工作级别划分和结构疲劳许用应力值的影响很大，《起重机设计规范》中取疲劳指数为３是不太合理的，建议在该规范修订时重视疲劳指数值的研究     

镁合金疲劳研究现状及展望

对镁合金疲劳研究的现状进行了总结,包括镁合金的低周疲劳行为、高周疲劳行为、腐蚀环境下的疲劳行为以及镁合金疲劳寿命的预测方法,并归纳了镁合金疲劳性能强化的主要方法,包括添加稀土元素、热处理、表面处理等;在此基础上,对镁合金疲劳研究的不足进行了分析,并对镁合金疲劳研究的发展方向进行了展望。