点焊对钢桥细部焊接结构疲劳寿命的影响

为了研究点焊对正交异性钢桥细部焊接结构疲劳寿命的影响,制作了桥面板与U肋细部构造疲劳试样,试样分为有点焊、点焊打磨和无点焊三种形式。在试样的焊缝根部和焊趾位置周围布置应变片进行疲劳试验,得到每组试样的疲劳寿命以及裂纹发生位置。通过对疲劳试样进行精细化有限元计算可知,点焊位置焊趾处应力明显大于焊缝根部的应力,点焊后打磨应力集中明显减小。分析结果表明,1有限元分析结果与试验结果相符,点焊不仅改变了疲劳裂纹的发生位置,而且导致疲劳寿命明显下降;而点焊后打磨试样的疲劳寿命与无点焊试样寿命较为一致。2建议该构造细节无点焊或点焊后打磨时采用Eurocode3细节分类100的疲劳曲线或者《铁路桥梁钢结构设计规范》中疲劳容许应力幅类别为Ⅶ的疲劳曲线,若点焊不做处理时则疲劳曲线应降级使用,建议采用Eurocode3-80或者BS5400-E。3要提高构造细节疲劳寿命,应尽量减小点焊或将点焊进行打磨处理。     

高应力下石英砂与不同结构接触面抗剪强度的试验研究

通过对标准石英砂与不同基底的界面剪切特性进行的试验，确定了高应力作用下峰值剪应力、残值剪应力与正应力的数学模型与变化规律。提出高应力作用下石英砂与结构接触面的剪切特性的研究应充分考虑基底材料的刚度大小和土体颗粒的破碎效应。     

隧道支护结构蠕变特性试验和非线性蠕变模拟

采用MTS815液压伺服系统对深埋隧道支护结构混凝土试件进行了三轴蠕变试验,分析了支护结构的蠕变特性,依据蠕变曲线特征求出了非线性蠕变参数。建立了考虑深埋隧道施工过程、围岩和支护结构蠕变特性的有限元数值分析模型,分析了围岩和支护结构的蠕变特性,得到了隧道初期支护和二次衬砌的位移特征及其不同位置处的有效应力和最大剪应力特征。隧道支护结构的位移、应力随时间的变化特征与不考虑蠕变效应有较明显的不同,计算位移与实际监测结果基本一致。对于深埋隧道,应该考虑围岩和支护结构的蠕变特性。     

模型再生混凝土单轴受压应力分布特征

根据再生混凝土各相材料的力学特性,对模型再生混凝土进行细观数值分析,获取模型再生混凝土单轴受压下内部应力分布特征.通过变参数分析,讨论不同天然骨料、界面过渡区和老硬化砂浆的力学参数对模型再生混凝土应力分布特征的影响.结果表明,模型再生混凝土天然骨料之间的新老界面过渡区处存在拉应力和剪应力集中现象;天然骨料弹性模量增大,应力集中现象愈加明显,界面过渡区弹性模量增大,应力集中现象则逐渐减弱,老砂浆弹性模量增大应力集中特征变化不大.     

非线性连续卸荷路径下黄土的强度与变形特性研究

竖向卸荷状态下黄土的强度与变形特性对挖方区边坡失稳研究有重要的理论意义,从工程应用角度出发基于伯努利方程改进了室内直剪仪,即利用水箱代替砝码进行加、卸载,研究了非线性连续卸荷路径下黄土的强度与变形特性。研究发现:非线性连续卸荷路径下土体剪应力-位移曲线与未卸荷状态不同,具体表现在非线性连续卸荷过程中剪应力不仅与剪切位移有关也与卸荷比(R)有关;剪应力(τ)-剪切位移(δ)空间中,同一初始固结压力下,试样在卸荷比(R)较小时剪应力-剪切位移曲线与未卸荷时基本重合,当卸荷比(R)增大到一定值后,剪应力-剪切位移曲线出现软化现象,且卸荷速率越大,软化越明显;同时非线性连续卸荷工况下,抗剪强度与初始固结压力有关,随着初始固结压力的增加,卸荷引起的超固结效应明显增强;基于Mohr-Coulumb强度准则,采用指数衰减的数学模型可以较好描述非线性连续卸荷过程中强度参数的演化规律。     

焊接结构错位应力集中系数研究

研究由错位引起的焊接接头处应力集中现象，对于准确地计算焊趾处的热点应力及应力分布，评估焊接钢结构的疲劳强度具有非常重要的意义。总结了简单板对接和管对接结构中错位应力集中系数的计算方法，并通过对某海洋平台局部结构的有限元计算来验证Moddox公式和Lotsberg公式在复杂结构中的适用性。     

基于ABAQUS的下颌骨生物力学分析

为解决游离腓骨瓣修复下颌骨缺损手术存在个体匹配差的问题,采用定制化修复钛板设计和制造方法.通过采集分析病人CT数据,利用可视化和CAD技术设计出符合病人生理结构的修复体模型.建立下颌骨的有限元模型,对比了修复前后的下颌骨的应力情况.利用快速原型技术制造出树脂模型用于手术指导,通过临床研究,该方法节省手术时间,提高手术成功率.下颌骨有限元分析结果表明:下颌骨应力集中区域主要分布于踝突区、下颌角、下颌骨修复处.随着加载力的增大,应力增加明显,特别是下颌骨修复处与踝突区应力分布增长明显.最大应力出现在下颌骨与腓骨的结合处,修复后的下颌骨高应力区泛化的现象得到明显的遏制,应力集中区域明显地减少.     

填埋场复合衬垫系统直剪试验的数值模拟

 考虑填埋场衬垫系统材料间的接触特性,建立了复合衬垫系统直剪试验的有限元模型,采用ANSYS程序对填埋场复合衬垫系统的直剪试验过程进行了数值仿真分析。给出了不同法向力作用下不同加载时步衬垫系统中土工膜-黏土界面的剪应力云图,研究了界面内剪应力的分布情况,分析了接触面最大剪应力出现的位置及界面切应力变化特征;绘制了衬垫系统界面的应力-位移关系曲线,探讨不同法向力作用下不同位置点沿剪切位移方向的切应力τ_zy和垂直剪切位移方向的切应力τ_zx变化特点。结果表明,随法向力增加,界面切应力-位移曲线的硬化现象越明显;界面边缘位置处的切应力较大是界面破坏的源头;数值模拟可以再现试验发生的宏观现象,这是研究衬垫系统内部作用机理的一种有效途径。     

刚性基层对正交异性钢-混凝土组合桥面板受力性能影响

文章提出在正交异性钢桥面板上铺设刚性基层的正交异性钢-混凝土组合桥面板结构,并依托广东某曲塔曲梁钢混混合梁斜拉桥,采用有限元分析方法,重点研究了该组合桥面板在车轮荷载作用下3个关注点应力及对应的应力集中系数,并比较分析了刚性基层厚度和弹性模量对关注点应力及应力集中系数的影响。得出如下结论:铺设刚性基层的正交异性钢-混凝土组合桥面板刚度明显提高,轮压荷载下关注点应力降低,且关注点3处应力降幅较其他2个关注点小;铺设刚性基层能降低关注点1和关注点2处应力集中系数,但是关注点3处应力集中系数反而提高;刚性基层厚度增加,关注点应力值降低,但应力集中系数增大;刚性基层弹性模量增加能降低组合桥面板极值应力及关注点应力,降低关注点应力集中系数,但刚性基层自身拉应力增加。     

线性偶应力理论中的圆盘状Ⅲ型裂纹问题

本文根据Mindlin&Tiersten的线性偶应力理论研究了含有圆盘状裂纹的无限大体,在无限远处、平行于裂纹的周向剪应力的作用下,应力在裂纹尖端处的奇异性。本文用积分变换的方法将问题的解归结为求解一个对偶积分方程。最后通过解析结合数值分析求得对称应力在裂纹尖端处的应力强度因子。结果表明:由于偶应力的影响,裂纹附近应力集中的程度较之经典弹性理论的结果有所下降,并且与新增加的弹性常数l和η有关。     

Analysis of structural hot spot stress in orthotropic plates

On the basis of the actual steel deck structure of Taizhou Bridge, this paper carries out hot-spot stress analysis on some key spots by using the finite element model which simulates local structure of orthotropic steel bridge decks. A finite element model is established for local structure of orthotropic steel bridge decks, and in the analysis of linear elasticity of the structure, face load is employed to simulate the loads from vehicle wheels. Analysis results show that main stresses are relatively heavy at the joints between diaphragm plates, top plates and U-shaped ribs and the joints between diaphragm plates and U-shaped ribs. These joints shall be regarded as key points for hot-spot stress analysis. Different mesh densities are adopted in the finite element model and the main stresses at different hot spots are contrasted and linear extrapolation is carried out using extrapolation formulae. Results show that different mesh densities have different influences on the hot-spot stresses at the welded seams of U-shaped ribs. These influences shall be considered in calculation and analysis.     

圆管混凝土T型焊接节点热点应力试验研究

作为疲劳评估的基础性工作,试验研究了由圆钢管支管与圆钢管混凝土主管组成的焊接桁架T型节点(CFCHS)在支管轴向拉力、压力和平面弯矩作用下的热点应力分布及应力集中系数(SCF)特性.讨论了CFCHS节点的热点应力测试方法和试验结果,并与支管和主管均为圆钢管的T型焊接节点(CHS)进行比较,考察两种节点的性能差异.研究表明:CFCHS节点的热点应力,对主管可采用线性外推方法,对支管需采用二次外推方法;相比CHS节点,CFCHS节点的热点应力分布趋于均匀,SCF显著减小;CFCHS节点支管轴向受拉比受压不利,SCF增大;CFCHS节点几何参数β,τ,γ对主管SCF的影响效应与CHS节点基本一致,但是对支管SCF的影响效应与CHS节点有些差异;混凝土的作用主要是改善CFCHS节点刚度,从而降低SCF,并预期可提高疲劳强度,但混凝土自身强度等级的高低没有显著影响节点的SCF.     

钢/铝回填式搅拌摩擦点焊接头界面形貌和组织研究

采用回填式搅拌摩擦点焊实现了钢和铝合金板的连接。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针X射线显微分析仪等设备观察了钢/铝点焊接头的界面形貌，并分析了钢/铝点焊接头的力学性能与界面形貌的关联机制。结果显示，钢/铝点焊接头的断裂类型为钮扣断裂，力学性能较好。钢/铝点焊接头结合良好，未见明显的焊接缺陷。在钢/铝点焊接头界面处可以观察到钩状结构和漩涡结构，这些结构提供机械互锁效果，有利于母材的结合。钢/铝点焊接头界面处形成了主要元素为Al、Fe和Si的金属间化合物层。有效的冶金结合和机械结合是钢/铝点焊接头性能良好的主要原因。     

2024-T42铝合金点焊接头性能研究

为改善高强铝合金接头连接性能,提高焊接质量,研究了2024-T42铝合金回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)、电阻点焊和铆接3种不同接头的连接性能,采用显微组织观察试验、拉伸试验、拉剪试验和显微硬度试验等方法,对接头组织和性能进行表征与分析.结果 表明:RFSSW接头的力学性能最优,拉剪性能达到7.23 kN,较铆接和电阻...     

网架焊接空心球节点残余应力实测及数值模拟

为了研究焊接空心球节点中管球连接焊趾处残余应力的分布规律和数值大小,采用盲孔法对球面焊趾和管面焊趾处的焊接残余应力进行测定。得到焊接残余应力数值大小和分布规律。并采用Visual-Environment有限元模拟软件得到焊缝处温度场和残余应力场,以及残余应力分布曲线。结果表明:焊接残余应力在整个焊接空心球节点上呈周期性、随机性的特点,两者规律性吻合良好。同时,由有限元分析结果可知球面及管上均存在残余拉应力及残余压应力,并且在整个试件上焊接残余应力处于自平衡状态。研究结果将为后续研究焊接空心球节点网架结构的疲劳性能奠定基础。     

用热点应力评定双相不锈钢焊接接头疲劳强度

针对双相不锈钢焊接结构的疲劳性能问题，通过试验对双相不锈钢纵向角接板焊接接头和侧面角接板焊接接头疲劳强度用热点应力进行了评定，做出了热点应力S-N曲线并与名义应力疲劳评定进行了比较．说明符合本试验型式及尺寸的这两种焊接接头用名义应力评定时疲劳数据分散性很大，试验疲劳级别分别为FAT136和FAT102；用热点应力评定时疲劳数据分散性明显减小，其疲劳强度可以用一条S-N曲线表示，试验疲劳级别为FAT162。     

4D轴货车焊接构架的疲劳强度分析方法

以某货车厂研制的新型4D轴货车焊接整体构架为研究对象,在ANSYS9.0有限元软件中建立完整的构架三维模型,根据UIC510-3规程,分析计算构架的应力分布情况、评估其疲劳强度,得出疲劳薄弱区.采用子模型技术,对疲劳薄弱区的焊接细节结构进行热点应力分析,进一步评价构架的疲劳强度.通过动应力实测编制疲劳薄弱区的应力谱,由S-N曲线和Miner累积损伤法则,预测构架的疲劳寿命.     

基于分类回归树(CART)的点焊质量在线监测

电阻点焊过程动态信号蕴含着大置直接或间接反映焊点质置的动态信息,通过对焊接过程电极位移、动态电阻信号的同步采集和分析,从两种信号中提取了12个特征参置建立表征点焊过程的数据集,以焊点接头抗剪强度作为焊点质置评价的指标,利用分类回归树（CART）数据挖掘方法,将焊接过程监测参置与焊点强度之间复杂的映射模型以十分直观的二叉树形式给出,用一系列监测特征参置的逻辑表达式构成接头强度分类、预测规则,使得接头强度分类和预测过程易于表达、准确率高、分类预测速度快,进而实现对未知样本焊点强度的分类及预测,CART测试结果表明,分类回归树可以较为满意地完成焊点接头强度的分类、预测任务。     

装配式剪力墙竖向焊接节点抗剪性能

为了对装配式剪力墙结构节点干式连接方案进行研究,在已有研究成果新型预制复合墙板体系的基础上提出了采用焊接连接的装配式剪力墙干式节点方案,并通过两批共5个焊接节点试件的单调静力加载试验来考察竖向节点的抗剪性能和变形能力.试验表明,节点试件具有较好的抗剪性能和变形能力;试件破坏始于节点周围区混凝土出现裂缝,终于连接钢板和锚筋剪断致使节点试件失去承载能力.在此基础上通过ABAQUS有限元分析软件对节点试件受力过程进行了模拟,并对各种材料参数进行了详细比较和分析.通过比较可知该类节点抗剪性能和变形能力主要由连接钢板、锚筋抗剪承载力和节点周围区混凝土抗压承载力决定,纵筋、箍筋、预埋钢板等材料参数变化对节点试件影响不大.最终,得到了竖向节点焊接连接方案可用于装配式剪力墙结构节点连接之中的结论.     

Improvement of the microstructural features and mechanical properties of advanced high-strength steel DP590 welds

The effects of the welding current mode in resistance spot welding on the microstructure and mechanical properties of advanced high-strength steel dual-phase 590(DP590) sheets were investigated. Results showed that a rough martensitic structure was formed in the weld zone of the sample welded via the single-pulsed mode, whereas the microstructure in the heat-affected zone consisted of a very rough martensitic microstructure and rough ferrite. However, using the secondary pulse mode led to the formation of tempered martensite in the weld zone.The maximum load and the energy absorption to failure of the samples with the secondary pulsed cycle were higher than those of the samples with the single-pulsed mode. Tensile shear results indicated that the secondary pulsed mode could significantly change the mode of failure upon shear tension testing. Therefore, the obtained results suggest that the use of secondary pulsed mode can improve the microstructural feature and mechanical properties of advanced high-strength steel DP590 welds.