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。     

桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋疲劳寿命预测模型试验研究

进行了服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋随机变幅疲劳应力谱平均应力修正模型和累积损伤模型研究,以便为组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋疲劳寿命预测模型的建立提供支撑.通过对HRB500钢筋标准试件进行等幅疲劳试验,研究平均应力对HRB500钢筋疲劳寿命的影响规律,并在此基础上,研究工程上常用的疲劳应力谱平均应力修正模型对服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋的适用性;通过对HRB500钢筋标准试件进行三级变幅疲劳试验,分析Miner准则计算服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋累积损伤的适用性.研究结果表明,HRB500钢筋标准试件疲劳寿命随平均应力的增大而减小,工程上广泛采用的Goodman模型适用于随机变幅荷载下HRB500钢筋平均应力修正;Miner准则能较好地适用于服役期间组合荷载下桥上纵连板式无砟轨道HRB500钢筋累积损伤计算.     

钢纤维混凝土等幅与变幅疲劳特性的试验研究

对带切口的三点弯曲梁试件作了等幅与变幅疲劳断裂试验,研究了钢纤维混凝土梁试件在受弯疲劳荷载下的疲劳寿命、变形特性及能量吸收等规律,给出了计算疲劳损伤变量的公式。     

Q345B钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳试验

为了研究不同加载制度下的钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳性能,设计并完成了六个足尺全焊接梁柱节点焊缝低周疲劳试验,研究了节点焊缝的疲劳裂纹萌生及扩展规律,分析了循环幅值、加载历程对节点疲劳性能的影响,比较了在常幅、变幅及随机荷载作用过程中的疲劳损伤累积程度。结果表明:在三种加载制度下,梁翼缘焊接孔处焊趾最易萌生疲劳裂纹,最终断裂的路径均为焊接孔焊趾裂纹斜向发展,与翼缘焊缝端部裂纹汇合,造成全截面断裂;试件直接经历等幅大变形对节点的疲劳性能较为不利,经历由小变形到大变形的加载过程更能发挥耗能能力;常幅加载的幅值越大,节点累积损伤的速率越快,越早发生疲劳断裂.     

超高韧性水泥基材料桥面连续构造的疲劳试验

通过3个桥面连续构造节点的疲劳试验,分析不同材料(普通混凝土和超高韧性水泥基材料(UHTC))和配筋下桥面连续构造的疲劳性能.试验结果表明:在疲劳荷载作用下,UHTC材料表现出了明显的多缝开裂和延性破坏特征;在同等应力条件下,UHTC材料桥面连续构造节点的疲劳寿命是普通钢筋混凝土试件的3倍以上;相同荷载作用下,相比于普通混凝土,UHTC能有效减缓钢筋应变幅的增长,减缓桥面连续构造在疲劳荷载作用下的刚度退化,从而大大提高了桥面连续构造的疲劳寿命.     

基于断裂力学的混凝土桥梁疲劳损伤及寿命评估分析

在传统分析典型混凝土桥梁疲劳损伤及剩余寿命预测的基础上,根据混凝土桥梁在变幅应力荷载作用下计算疲劳损伤度,建立等效疲劳车模型,通过断裂力学方法和K准则,确定混凝土主要构件的初始裂纹和断裂类型及临界断裂深度,并采用断裂力学方法对湖南省常德市沅水混凝土桥进行疲劳损伤及剩余寿命评估分析.结果表明:断裂力学方法在进行典型混凝土桥梁研究中表现出良好的可信度,是一种非常有研究价值的混凝土桥梁疲劳损伤和剩余寿命的研究评估方法.     

铸钢分叉节点基于ANSYS Workbench的疲劳性能研究

为理解树状柱结构中的铸钢分叉节点在循环交变荷载作用下的疲劳性能,以ANSYS Workbench为基础,对一典型铸钢三分叉节点进行了在循环交变荷载作用下的疲劳分析.首先,采用控制变量法,逐一改变节点的几何参数,计算了节点在交变荷载作用下的疲劳寿命,然后分析了节点的疲劳性能,并讨论了不同的几何参数对铸钢分叉节点的疲劳寿命的影响规律.研究结果表明:交变荷载对铸钢分叉节点的受力性能有显著影响;节点的各个几何参数中θ、γ、β、R_1、R_2对节点的疲劳寿命影响较大;节点的主分管汇交核心区域处所能承受的循环荷载次数最少、安全性最低,是整个节点的最薄弱环节.     

点支式中空钢化玻璃板疲劳性能试验研究

为了研究点支承中空钢化玻璃板的疲劳性能,对3组不同类别的中空钢化玻璃板分别进行集中荷载作用下的静载和疲劳试验.其中疲劳试验分常幅疲劳试验和变幅疲劳试验.疲劳试验结果显示疲劳破坏现象同静载破坏非常相似,都是由上层钢化玻璃片的破坏引起的,破坏时没有任何预兆.常幅疲劳和变幅疲劳试验数据之间的差别也不明显,对4点支承钢化玻璃板,无论采用常幅疲劳试验还是变幅疲劳试验,绝大部分试件是在1万次以内发生破坏,只有极少部分试件的疲劳寿命在1万次以上,但也都小于5万次.根据4点支承中空钢化玻璃板的疲劳试验,可以认为疲劳寿命5万次时的循环最大应力值为钢化玻璃的条件疲劳极限.     

车辆荷载下长山大桥斜拉索以及塔梁墩连接处疲劳分析

根据S-N曲线和线性累积疲劳损伤准则等对长山大桥斜拉索进行车载下疲劳分析和寿命评估.利用ANSYS编制程序绘制塔梁墩固结处的位移影响线,找出荷载最不利位置,然后,结合疲劳分析软件FE-SAFE计算塔梁墩固结处的疲劳寿命.分析结果表明,长山大桥塔梁墩固结处在车辆荷载反复作用下最容易发生疲劳破坏,其内索区斜拉索在车辆荷载反复作用下寿命要低于边索区,这为长山大桥日后检修维护等工作提供了一定依据.     

基于动态剩余S-N曲线的线性疲劳寿命预测模型

为估算结构在变幅载荷下的疲劳寿命,在动态剩余S-N曲线的基础上,结合材料的退化规律,对材料受载过程中的累积疲劳损伤进行了量化,提出了一种预测变幅载荷下线性疲劳损伤预测模型。根据热轧16Mn钢和20Cr2Ni4A标准圆柱齿轮多级载荷下疲劳寿命试验数据,对提出模型的疲劳寿命预测能力进行了验证。结果表明：基于强度退化的线性疲劳寿命预测模型相对传统Miner法则和材料记忆退化累积模型的预测结果更接近试验结果,具有较高的预测精度。     

低载强化对圆柱齿轮残余应力影响的试验研究

以经过表面工艺处理的高强度齿轮单齿弯曲为例,试验研究了疲劳极限以下小载荷强化和疲劳损伤载荷对齿根残余应力的影响.结果表明,经过强化小载荷对反复锻炼后,单齿弯曲疲劳强度和疲劳寿命还能够得到强化和提高;小载荷的反复锻炼不会影响和破坏齿根表面的残余应力;疲劳极限附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期对齿根的残余应力没有显著影响;屈服强度附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期,齿根的残余应力明显衰减.     

某型飞机前起后接头连接区疲劳寿命分析

某型飞机前起落架后接头连接区为疲劳危险部位,必须准确地估计疲劳寿命。在对该连接件的有限元细节应力分析的基础上,计算应力集中系数Kt,用应力严重系数(SSF)法筛选该部件上的危险部位并且计算SSF。然后分别应用Miner损伤累积法则、修正Miner损伤累积法则计算出该部件的寿命。采用SSF和修正Miner损伤累积法则组合进行估算寿命精度较高。估算结果与试验结果吻合较好,为该型飞机的定寿提供了依据。     

随机变幅加载下疲劳强度可靠性分析

目前的疲劳强度及其概率分布是根据等幅Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线族求得的，只能用于等幅加载，不能用于变幅及随机加载，而等效应力法又是根据常规ＭＩＮＥＲ准则进行转换的，无法用于可靠性分析，本文首次明确提出等幅疲劳强度，变幅疲劳强度及随机加载疲劳强度的概念，并且运用二维概率ＭＩＮＥＲ法则，通过建立变幅及随机加载的Ｐ－Ｓａ－Ｓｍ－Ｎｖ曲面族方程，提出了变幅及随机加载下疲劳强度可靠性分析的一套系统方法，具有重要的工程尖     

管桩预应力自动张拉机张拉部件的优化设计与疲劳寿命分析

针对现有管桩预应力张拉机的张拉部件因疲劳强度不足而引起断裂问题,设计了合抱式张拉部件,并结合实际生产工况进行了疲劳寿命分析和结构优化。以提高系统的响应速度为目标对张拉部件进行了轻量化的结构优化设计;考虑到其受到的变幅载荷是随机的,得到的疲劳寿命具有较大的离散性,且在前期优化设计中变幅载荷曲线难以准确获取,故对张拉部件进行了寿命预测和疲劳强度评估,将变幅载荷转化为峰值的恒幅载荷条件分析了其疲劳寿命。通过结合改善变截面处应力集中等方法,结果表明：重量减轻了3.5%,疲劳寿命提升了15.5%。本研究对优化设计方案的疲劳寿命预测与评估有工程实用价值,可为张拉机的设计与工程化提供参考。     

混凝土高频疲劳加速寿命试验

车载循环作用下的混凝土疲劳强度问题越来越受到人们的重视,而针对混凝土高频疲劳性能的研究不是很多,将高频疲劳试验方法引入到岩石类非金属材料的试验中,针对混凝土圆柱试件进行高频疲劳加速寿命试验研究.通过分析疲劳频率变化曲线的规律,解释混凝土高频疲劳的破坏机理,建立混凝土的轴向压缩非线性疲劳损伤累积模型.同时考虑到存活率,得出混凝土疲劳加速寿命失效概率的P-lgS-lgN双对数疲劳方程.     

疲劳剩余寿命分布的当量关系及可靠性计算方法

通过大量试验分析了两级载荷作用下疲劳寿命分布参数的变化规律,研究了非恒幅循环载荷下的疲劳强度可靠性问题的特点及计算方法,通过对疲劳过程中剩余寿命分布规律的分析和研究,针对程序载荷作用下疲劳过程的物理本质,提出了一个以载荷循环数一疲劳寿命干涉模型为基础,以“损伤等效原则”计算不同载荷水平之间的当量循环次数,并充分考虑不同载荷历史下剩余寿命分布参数的变化的疲劳可靠性计算方法。     

车轮荷载下钢箱梁疲劳构造细节应力等级评定

针对车轮荷载作用下钢箱梁的疲劳构造细节等级评定问题,基于应力影响线,研究钢箱梁9种疲劳构造细节的局部疲劳应力。根据等效损伤原理对最大应力幅进行修正,并以此为依据划分钢箱梁疲劳构造细节。结果表明：车轮荷载对钢箱梁9种疲劳构造细节的应力影响范围均较小,横隔板与顶板、纵肋相交处的应力影响范围为横隔板间距;顶板与纵肋相交处、纵肋对接处以及顶板对接处,应力影响范围为横隔板间距的1/2。钢箱梁横隔板与纵肋相交处的修正等效应力幅最大,纵肋对接处的修正等效应力幅最小。考虑受力和施工质量,钢箱梁疲劳构造细节可划分为5个疲劳应力等级,并给出9种疲劳构造细节对应的等级。     

随机荷载作用下疲劳裂纹扩展新算法

认为疲劳裂纹扩展的机理是惯性效应,并在断裂力学的基础上,通过引入惯性效应因子导出等幅荷载作用下疲劳裂纹扩展速率解析表达式.将随机载荷用通用的傅立叶变换转换为等幅非对称循环载荷的叠加,这一方法具有力学概念清晰、简便的特点.通过与试验数据和其它方法的对比研究,证明了该方法的有效性.成功地将等幅载荷作用下疲劳裂纹扩展新公式推广到随机载荷作用.     

工艺强化后轿车等速万向传动轴材料扭转断裂研究

以工艺强化后某轿车等速万向传动中间轴材料试样的扭转断裂为对象,试验研究了不同载荷强化和损伤后试样的静扭转断裂和疲劳扭转断裂断口形貌、断口硬度特性以及剩余静强度、剩余静刚度和断口硬度之间的相互关系和变化规律.研究结果表明,无论是经过小载荷强化还是疲劳大载荷损伤的材料试样,其静扭转断裂断口都是横向剪切断裂且断口十分平齐;材料试样无论是否经历强化或损伤,其疲劳断裂断口呈现正断或横向切断不平齐两种形貌,正断和横向切断不平齐两种疲劳断口形貌与试样的强化过程、损伤过程以及试样的疲劳寿命之间没有明显的内在关系;疲劳过程中试样的剩余静强度、剩余静刚度和断口平均硬度的变化趋势和规律基本一致.