锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能数值模拟分析

依据已有试验数据建立锈损钢筋混凝土梁的有限元模型,将锈蚀和疲劳荷载各作为一种损伤变量加到钢筋混凝土模型梁中去,进行有限元模拟分析.从分析中得到不同锈蚀率钢筋混凝土梁的疲劳性能.将由钢筋疲劳本构关系计算出的梁的疲劳寿命值与试验梁结果值进行比较,证明了分析模型的合理性,为损伤构件的抗疲劳设计提供了依据.     

12号合金钢组合辙叉单开道岔疲劳裂纹萌生寿命预测

基于有限元分析软件建立12号合金钢组合辙叉单开道岔静、动力学分析模型;基于列车直、侧向过岔的动力仿真结果,确定岔区钢轨疲劳敏感区域,并提取敏感区域疲劳荷载谱;采用静力分析模型研究单位荷载下各敏感区域钢轨内部应力分布情况;基于Miner线性累积法则对岔区钢轨疲劳裂纹萌生寿命进行预测;研究列车轴重、速度对钢轨裂纹萌生寿命的影响;给出不同轴重、不同速度列车通过时岔区钢轨疲劳敏感区域裂纹萌生寿命的预测公式.结果表明:道岔不同敏感区域钢轨的疲劳裂纹萌生寿命相差很大,列车轴重及侧向通过速度对钢轨的疲劳裂纹萌生寿命有很大影响,疲劳裂纹萌生寿命随列车轴重的增加而大幅降低,随列车侧向通过速度的增加也有所降低.     

采用威布尔分布的道岔梁的寿命预测及评估

由于跨座式单轨车辆行驶的道岔梁受循环动载荷作用时会在局部产生裂纹,循环作用的应力或应变作用次数积累后,焊缝脆弱区会产生疲劳断裂,故文中借助有限元理论和疲劳损伤累计理论对道岔梁进行寿命预测.基于静态叠加法,借助多体动力学软件ADAMS,建立动力学仿真模型并获取载荷谱;在有限元软件中获得单位载荷下的应力-应变结果,并利用疲劳分析软件Femfat对焊缝进行建模,定义其接头类型,进行仿真计算.结合实际运行工况对焊缝进行寿命预测,结果表明:在极限工况下,焊缝疲劳强度能满足实际工况的运营需求.     

钢箱混凝土准结合梁焊缝疲劳寿命评估

文章根据广州市内环线恒福路段的交通量调查结果,推导得出了恒福路段高架桥的标准车辆荷载谱,采用MSCPatran软件建立有限元模型,利用标准车辆荷载谱对该桥进行加载,应用MSCNastran、MSCFatigue软件进行有限元分析和疲劳寿命评估二者的整合,对钢箱混凝土准结合梁焊缝进行了疲劳寿命评估,得出合理结论,为该类型桥梁的疲劳问题求解提供了实用计算方法。     

碳纤维薄板增强RC梁的弯曲疲劳寿命

纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)梁的疲劳行为是国内外土木工程界的前沿课题.文中将18根尺寸为1850mm×100mm×200mm的碳纤维薄板(CFL)增强RC梁分为4组进行弯曲疲劳实验,探讨其疲劳性能.通过理论分析及对上述疲劳实验数据的分析和讨论,按照所提出的CFL增强梁的容许疲劳寿命和极限疲劳寿命的新概念,得到了相应的两类S-N和P-S-N曲线,发现CFL增强梁的容许疲劳寿命和极限疲劳寿命分别是其静载极限强度的65%和67%;推导了增强梁的跨中最大挠度与载荷循环数、单根梁的疲劳寿命及应力水平之间的关系式,在此基础上,提出了一种只需少量循环加载(研究中建议取n=100 ～1000)的非破坏性弯曲疲劳试验数据就能预测该增强梁疲劳寿命的新方法.最后通过另外3根CFL增强梁的疲劳试验对所提出的寿命预测方法进行了验证.     

随机风作用下同塔四回输电杆塔安全性分析

针对蒙西地区220kV同塔四回路典型输电线路段,采用有限元方法模拟研究杆塔在随机风作用下的结构强度和疲劳寿命。利用ABAQUS有限元软件建立塔线耦合体系有限元模型,考虑蒙西地区地形特点,采用数值方法模拟生成随机风场,计算塔线体系的动力响应。根据计算结果确定杆塔的危险区域,建立该局部三维实体有限元模型,并与其他部分的杆梁模型组合为实体与杆梁混合模型。提取塔线体系在随机风作用下导地线挂点的支反力时程曲线,模拟实体与杆梁混合模型的动力响应。模拟研究了两种风速和不同螺栓预紧力情况下杆塔结构强度,并分析了随机风激励下杆塔的疲劳寿命。结果表明,螺栓的松弛对杆塔强度和疲劳寿命影响明显,可能是引起杆塔破坏的主要原因。     

基于有限单元法的裂纹梁结构疲劳寿命预测模型

为了准确预测裂纹梁结构的疲劳寿命,提出一种裂纹梁结构的振动与疲劳裂纹扩展耦合分析方法。首先,基于有限单元法建立裂纹梁结构的动力学模型;然后,根据裂纹梁单元的特点,推导裂纹梁单元的应力强度因子表达式,在此基础上应用Walker方程建立疲劳裂纹扩展增量计算式,再基于振动响应与裂纹扩展循环同步分析法,计算疲劳裂纹扩展寿命;基于该疲劳寿命预测模型,分析激振频率、激振力幅值和应力比对裂纹梁疲劳寿命的影响;最后,对裂纹梁进行疲劳试验,将试验测量结果与模型计算结果进行比较,验证所提出模型的准确性。研究结果表明:提出的疲劳寿命预测模型较好地表征了疲劳裂纹扩展寿命与其结构参数之间的内在关系,反映了振动对裂纹梁结构疲劳寿命的影响;随着激振频率接近固有频率,裂纹扩展速率增大,裂纹梁的疲劳寿命明显降低;随着激振力幅值增大,裂纹梁的应力强度因子幅增大,疲劳裂纹扩展寿命降低;随着应力比增加,裂纹梁的疲劳寿命显著提高。     

基于nCode design-life的某钢结构吊车梁疲劳可靠性

近年来对吊车梁的调查显示,由于吊车梁的受力复杂,钢吊车梁在往复载荷作用下会提前出现不同程度的疲劳裂缝,危害生产安全与降低经济效益,疲劳寿命的研究可以有效的预防和减小破坏等问题的概率并可对于寿命进行延长.本文采用S-N方法,运用ANSYS有限元软件与nCode Design-life疲劳软件相结合的方式,通过对目标吊车梁的实际受力状态进行模拟并对其进行疲劳可靠性分析,找出最易破坏的节点及最不利位置.取吊车梁一端为基准,设置电葫芦在吊车三个不同位置的工况进行分析,得出三组此破坏点的循环数据,其最小循环值则为吊车梁往复载荷后的最易损坏处.     

钢筋混凝土吊车梁钢筋疲劳可靠度分析

基于吊车载荷随机数学模型和钢筋的疲劳试验结果，进行了吊车梁钢筋的疲劳累积损伤概率分析，提出了钢筋混凝土吊车梁的钢筋疲劳可靠性分析和疲劳寿命估计方法     

B型不锈钢地铁车体结构设计及强度分析

介绍了B型不锈钢地铁车体的结构特点和设计思路,并采用有限元软件建立结构计算模型,分析不同载荷工况条件下的屈曲、静强度及焊缝疲劳寿命,为车体结构设计提供依据。计算结果表明,该车体采用的板梁结构合理,满足车体的强度和稳定性要求,同时车体焊点与焊缝均满足疲劳寿命要求。     

基于复合梁疲劳试验的沥青路面层间黏结评价

目的评价黏层油对沥青路面疲劳寿命的影响,确定适合北京地区沥青路面的黏层油的种类和最佳用量,研发了一种新型的复合梁疲劳试验.方法选取适用于北京市常用的橡胶沥青、橡胶SBS复合改性沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青及普通乳化沥青5种黏层油,通过复合梁疲劳试验分析黏层种类、应变水平、结构层老化对疲劳寿命的影响并进行评价.结果使用同一种黏层油的复合梁的疲劳寿命随应变的提高而减小.使用橡胶SBS复合改性沥青作为黏层油的试件疲劳寿命均最长.复合梁疲劳寿命随黏层用量的增加呈现先增大后减小的趋势,由此可以得到复合梁疲劳寿命最大情况下的最佳黏层用量,即为疲劳寿命峰值黏层油用量.结论层间黏结效果的优劣对沥青路面结构层的疲劳寿命影响较大,两者具有良好的相关性.复合梁疲劳试验评价黏层的层间黏结效果是可行的.     

摩擦型高强螺栓单面搭接连接微动疲劳裂纹寿命研究

摩擦型高强螺栓连接件在土木工程领域应用广泛,采用10组连接件疲劳试验结合有限元分析得到了其疲劳寿命及裂纹扩展路径.由于疲劳破坏本质上是裂纹萌生和扩展的结果,故将疲劳寿命分为裂纹萌生和扩展寿命两部分.基于螺栓连接件的裂纹扩展三维有限元模型,运用Python语言实现了初始裂纹的自动扩展,获得了疲劳裂纹扩展寿命.进而,基于有限元分析和疲劳寿命试验结果对萌生寿命FFD_(max)-N_i模型中的参数进行了识别.由此发展了一种基于裂纹扩展的高强螺栓连接件疲劳寿命预测方法,据此计算的总寿命分布于两倍误差分散带内,具有较好的精度.     

基于欧美压力容器规范的平封头角焊缝疲劳寿命研究

以大型有限元分析软件ANSYS为工具,对平封头结构进行弹性和弹-塑性分析。根据有限元分析结果,分别采用ASME VIII-2规范和EN 13445规范中的方法对平封头结构进行疲劳评定,得到了不同方法下平封头结构的许用循环次数。结合Hinnant等的压力容器平封头疲劳试验数据,对各种疲劳设计方法进行分析比较。结果表明,规范中的疲劳评定方法预测的寿命均小于试样的实际寿命,基于ASME VIII-2弹性分析法得出的疲劳寿命最接近实际值。     

高强度连杆螺栓的疲劳寿命分析

针对SOFIM发动机连杆螺栓出现的早期疲劳断裂现象，建立了连杆螺栓的有限元模型，利用有限元方法进行了该连杆螺栓的疲劳寿命分析，并与疲劳试验进行了对比。结果表明，该连杆螺栓杆部与头部的过渡圆弧处容易产生应力集中，造成其疲劳断裂。为此，提出了局部滚压的改进方法，经有限元分析，该改进措施可有效提高连杆螺栓的疲劳寿命。     

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。     

城轨列车转向架铝合金焊接枕梁的抗疲劳设计

以城轨列车转向架铝合金枕梁为研究对象,基于Miner线性累积损伤理论和NASA小载荷S-N曲线延伸法,对枕梁主要焊缝进行了疲劳寿命评估.依据线路实测数据得到枕梁的载荷工况,设计了枕梁的疲劳试验方案.对没有通过疲劳试验的区域,采取了优化连接筋板厚度和减小应力集中等措施.结果表明铝合金枕梁新结构能够满足疲劳寿命要求.     

部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳设计研究

基于ANSYS的二次开发技术实现了部分预应力碳纤维塑料(Carbon Fiber-reinforced Polymer/Plastic,简称CFRP)筋混凝土梁的疲劳全过程分析方法.在本课题组完成的4根梁的300万次疲劳试验的基础上,完成了13根梁试件的疲劳有限元参数分析,研究了混凝土强度、预应力度以及非预应力筋应力幅等参数对部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳性能的影响.基于试验研究以及有限元参数分析结果,提出了部分预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳设计建议.     

RMG530减压阀随机振动疲劳分析

为了评估随机振动载荷下减压阀的安全可靠性,在减压阀振动机制分析基础上,利用有限元分析软件Workbench建立某天然气分输站RMG530减压阀阀体有限元模型,根据现场测得的随机振动载荷对减压阀进行振动响应分析,获得响应功率谱密度,最后依据修正获得的减压阀材料S-N曲线,应用有限元疲劳分析软件NCode,通过时域和频域方法对减压阀进行随机振动疲劳分析,计算阀体关键部位的疲劳寿命。结果表明:减压阀结构设计比较保守,振动载荷下最小寿命发生在进口管段到阀座的拐角处,时域疲劳计算最小寿命为41.79 a,频域疲劳计算最小寿命为38.81 a。     

后扭力梁轴头载荷谱仿真及疲劳寿命预测

为了更准确预测后悬架扭力梁疲劳寿命,对后扭力梁轴头载荷时间历程进行了动态仿真和试验验证。采用多体动态仿真软件ADAMS建立了虚拟样机模型,运用扫频技术得到系统的传递函数,以样车道路实测悬架弹簧垂向位移为参考,利用反求迭代法获得了轴头载荷的时间历程,并通过台架试验对其准确性进行验证,结合部件的S-N疲劳特性曲线,采用准静态法和PalmgrenMiner线性累计损伤法对后扭力梁结构的疲劳寿命进行了预测。结果表明,后扭力梁结构最低寿命为76.4周,而较低寿命区位于横梁中间固定垫片的焊点处,并与实际相符。通过获得的后扭力梁轴头的载荷信息,可以准确地预测结构疲劳寿命,对结构载荷的迭代仿真和寿命预测具有一定的工程应用价值。     

站内道岔区顶进框架桥线路加固设计

介绍了双拥路立交顶进框架桥的线路加固设计,该框架桥位于站场道岔区,加固采用纵横抬梁法,并运用Midas/civil建立结构有限元模型进行结构内力分析,计算了纵横梁的强度、刚度、位移是否满足行车和规范要求,为以后的道岔区线路加固提供了经验。