工字形主梁主焊缝损伤分析与加固处理

桥式起重机采用工字形截面作为主梁，使用多年后该结构形式的主梁上翼缘板和腹板连接的主焊缝及母材多处产生裂纹，甚至发生主梁断裂事故。对这种结构的受力特征进行分析，以实测数据对主梁剩余疲劳寿命进行计算。根据分析结果确定整改措施并加以实施。     

主梁结构维护及起重机操作运行的安全措施

本文就桥式起重机的的疲劳累积损伤规律和疲劳寿命进行研究,在分析桥式起重机的疲劳破坏特性基础上,利用修正Miner法则计算的两侧主架焊缝的疲劳寿命,最后就得到结果提出主梁结构维护及保证其安全运行的对策措施。     

起重机主梁的疲劳计算

冶金起重机主梁的疲劳破坏通常发生在上盖板主焊缝和下盖板对接焊缝处。本文分析了主焊缝的应力状态和引起疲劳破坏的主要因素，介绍了疲劳强度校核和步骤。以金属结构工作级别作为桥梁，导出了疲营寿命估算的简捷方法，提出了提高主梁疲劳强度的措施。     

高层钢框架支撑结构多尺度风致疲劳分析方法

为了研究高层钢结构风致疲劳性能,提出了一种由整体尺度到局部节点尺度再到局部焊缝尺度的结构多尺度疲劳分析方法.选取某高层钢框架支撑结构为实际工程,模拟了相应的风荷载,通过建立结构的多尺度有限元模型,对模型进行时程分析,确定了结构应力较为集中的梁柱节点,并得到其应力集中的区域.然后,采用热点应力法对裂纹萌生寿命进行评估,并研究了单元类型及网格划分尺寸对结果的影响.结果表明:该结构底层边跨梁柱节点内侧梁上翼缘板的侧下部易产生较大的应力集中而萌生疲劳裂纹;对于焊缝附近的网格划分类型来说,线性单元及网格尺寸4 mm已基本满足精度需要;该工程的疲劳裂纹萌生寿命为335 a.     

A Method in Mixed Frequency time domain for Fatigue Life Estimation of Steel Girders of Cable stayed Bridges Due to Buffeting

发展了斜拉桥钢主梁抖振疲劳寿命的混合时－频域方法．在本方法中,首先建立了桥面处的风速风向概率密度函数,导出的应力谱因其包括背景分量而不再是窄带谱．据应力谱模拟出了疲劳应力的时间历程,并用雨流计数法统计了其幅值特性．基于修正的Ｍｉｎｅｒ定理导出了考虑风速风向作用的桥梁主梁抖振疲劳寿命的估算公式,并用此分析了杨浦大桥钢主梁的抖振疲劳寿命．结果表明,风向对抖振疲劳寿命有很大影响;杨浦大桥主梁的疲劳寿命远大于设计寿命．     

振动焊接对焊缝力学性能影响

采用试件和结构件进行了大量的对比试验,分析研究了振动焊接对构件焊缝区残余应力、断裂韧性、疲劳寿命等力学性能的影响。结果表明,振动焊接可以降低焊缝表面的残余应力,改善焊缝区的微观组织,提高焊缝处的断裂韧性,提高试件和结构件焊缝的疲劳寿命。     

基于ANSYS的恒幅载荷下桥式起重机疲劳寿命模拟

针对评估桥式起重机金属结构疲劳寿命的问题,以桥式起重机受力分析为基础,借助ANSYS软件的相互作用积分法,结合恒幅载荷下裂纹扩展寿命的理论,对箱型梁腹板跨中部位的腹板——下翼缘板处的裂纹进行分析,拟合出应力循环次数与裂纹尺寸的关系,得出恒幅载荷下桥式起重机的疲劳裂纹扩展寿命。同时,归纳桥式起重机疲劳寿命计算的影响因素及其试验推荐值。结果表明,循环次数与裂纹尺寸之间的关系符合疲劳裂纹扩展的客观规律。     

基于Fe-safe的K形对接焊缝疲劳分析

基于等效结构应力法和BS7608焊缝疲劳分析方法,分析了不同坡角的K形对接焊缝的疲劳性能.分别采用ANSYS和Fe-safe对其进行静力分析和疲劳分析,得到K形对接焊缝本身的疲劳寿命和焊趾处的疲劳寿命.计算结果表明,焊趾处存在明显名义应力集中且随着坡口角度的增大而增大;焊趾处疲劳强度最低,焊趾的疲劳强度随坡角的增大而降低;焊缝自身的疲劳强度随着坡角的增大而有所提高.增大焊缝坡口角度有利于焊缝自身的抗疲劳性能,却不利于焊趾,这对钢结构加工过程中焊缝坡角的选择具有参考意义.     

桥式起重机主梁结构疲劳机理分析

分析金属结构疲劳破坏的机理和原因，将引起桥式起重机主梁疲劳破坏的主要因素归纳为栽荷因素、材料因素、设计和制造因素，并针对这些因素提出提高桥式起重机主梁疲劳寿命的方法。     

桥式起重机主梁安全使用评估

主梁作为桥式起重机的重要组成部分,必须对在役主梁进行安全评估.通过对起重机主梁进行综合检测和初步计算,在此基础上应用断裂力学理论和CVDA规范,结合起重机结构工作特点,建立了主梁盖板临界裂纹尺寸Cc的计算方法,估算主梁的疲劳剩余寿命.     

钛合金激光/氩弧斜焊缝疲劳性能对比研究

针对TC4钛合金激光、氩弧斜角度焊接疲劳性能展幵对比试验研究。对两种斜焊缝试样的疲劳寿命和疲劳断口进行了対比计算与分析。结果表明:氩弧斜焊试件的疲劳寿命相比激光斜焊的分散性小,激光斜焊试件的中值疲劳寿命是氩弧斜焊的1.96倍;激光焊缝比氩弧焊总体面积小,激光斜焊疲劳裂纹起始于热影响区表面,氩弧斜焊疲劳源位于试件内部气孔缺陷处。裂纹扩展初期两种焊缝均有脆性解理特征矿展后期和瞬断区激光斜焊比氩弧斜焊表现出更好的韧性。     

钢桥面板U肋对接焊缝疲劳裂纹扩展寿命分析

为研究正交异性钢桥面板U肋对接焊缝疲劳裂纹扩展寿命规律,建立正交异性钢桥面板U肋对接焊缝开裂模型,针对U肋对接焊缝开裂后沿表面、沿板厚两种情况分别进行裂纹扩展分析。通过计算裂纹尖端Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子,分别获得裂纹尖端应力、扩展角度的变化规律,然后结合Paris定律,基于断裂力学理论对两种情况下的裂纹扩展疲劳寿命进行评估。研究结果表明:表面疲劳裂纹两种裂纹尖端的扩展角度大致相同,呈对称扩展;当裂纹长度小于2.75mm时,板厚疲劳裂纹处于稳定扩展阶段,疲劳裂纹修复应尽量选择该稳定扩展阶段;通过对比可知,表面疲劳裂纹的扩展寿命是板厚疲劳裂纹扩展寿命的16.7倍,应对板厚疲劳裂纹扩展予以重点关注。     

单管塔疲劳效应的时域分析

目前通信塔正由角钢塔向单管塔转型 ,但单管塔的加工工艺使其焊缝疲劳问题非常突出 .据此 ,对设计中通常选用的 4 0m高单管塔进行了疲劳分析 .其中 ,采用线性滤波器法进行了风荷载的时程模拟 ,建立了悬臂梁有限元模型 ,由有限元法计算应力最大焊缝处在各种风速下的应力时程 ,结合风玫瑰图、风速分布的Weibull曲线确定各应力时程的分布情况 .由S—N曲线进行焊缝疲劳分析 ,根据Miner准则得到线性疲劳寿命 .最后 ,结合实际焊接工艺 ,给出了提高单管塔疲劳寿命的构造措施     

钢箱梁横隔板焊缝疲劳性能的锤击效果研究

针对钢箱梁横隔板与U肋连接焊缝疲劳细节,选取了三个局部试件作为研究对象,采用锤击装置对试件弧形缺口处焊缝的焊趾部位进行锤击处理,并采用疲劳试验机对处理后试件进行疲劳加载,对比分析试件的疲劳裂纹扩展情况、疲劳应力幅和疲劳强度的变化情况。同时,建立了局部锤击有限元模型,分析锤击部位的残余应力、塑性变形等,并结合疲劳试验结果,从疲劳裂纹萌生寿命、疲劳强度、锤击残余应力分布等角度,对锤击效果进行了评价。研究结果表明,锤击处理可有效提高横隔板与U肋连接焊缝的疲劳裂纹萌生寿命及疲劳强度;锤击处理可产生明显的塑性变形及残余应力,且两者均以焊趾为中心近似呈圆弧状分布;锤击深度为0.2mm时,锤击残余压应力沿板厚、垂直焊缝方向的分布范围均为3mm左右,从而改善构件的疲劳性能。     

基于时域波形再现技术的车架焊缝疲劳寿命研究

为从试车场载荷谱中提取动载荷以准确预测车架焊缝疲劳寿命,采集试验车辆关键位置在试车场道路的时域载荷;对车架柔性化处理后,利用动力学分析软件LMS Virtual Lab搭建整车刚柔耦合多体动力学模型;基于时域波形再现技术,对目标信号进行虚拟迭代,求得目标位置垂向位移驱动信号;将驱动信号输入整车刚柔耦合多体动力学模型,分解关键连接点的动态载荷谱;基于线性疲劳累积损伤理论和Volvo法,结合目标连接点的动态载荷谱,预测目标位置焊缝的疲劳寿命;通过优化第三横梁和纵梁的连接形式使焊缝疲劳寿命提升近4倍。     

等效结构应力法的焊接疲劳评估

为了在设计阶段准确地计算出空间任意走向的焊缝疲劳寿命,采用等效结构应力法对管状T型焊接接头的疲劳寿命进行了评估。建立了3种网格尺寸的管状T型焊接接头有限元模型,并计算结构应力。运用FE-weld疲劳评估软件计算出焊缝处的应力循环次数,并与试验数值进行比较。比较结果表明:等效结构应力法对焊接接头疲劳评估具有网格不敏感性和较高的准确性。     

焊接结构系统的疲劳可靠性分析

针对工程中常见的焊接结构,建立了一套完整的系统疲劳可靠性评价方法,包括主要失效模式识别,综合失效概率计算.提出了实现结构失效状态转移的间隙元法,在失效的节点间建立间隙元,用接触有限元模拟焊缝开裂面的受力状态,判断起裂源数量和开裂方向.考虑结构的疲劳损伤累积,运用全局疲劳寿命分枝约界法进行结构失效路径搜寻,用点估计法和区间估计法计算结构系统的失效概率.对100 t-22 m龙门起重机主梁焊接结构进行了分析,找出8条主要失效裂纹,并计算了系统的失效概率.     

基于热点应力幅法预测焊接圆管节点的疲劳破坏

焊接圆管节点在焊缝处存在很大的应力集中现象,会严重影响到管节点的疲劳寿命。热点应力是沿着焊缝周围处的应力,它对管节点的疲劳寿命起着决定性作用。本文介绍了采用热点应力幅法分析焊接圆管节点的疲劳寿命的方法,为工程设计人员提供参考。     

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。     

防松帽搭接焊缝力学性能及分区建模方法

为了建立精细有限元模型,提高焊缝疲劳寿命仿真预测精度,需准确获取焊缝区的组织及材料力学性能分布.通过金相试验得到了焊缝区域组织分布,结合硬度试验和经验公式获取了焊缝微小区域组织应力-应变曲线参数.根据试验结果分析提出一种焊缝分区建模方法,并利用准静态拉伸试验验证了该方法的正确性,为进一步分析焊缝区域失效机制以及预测疲劳寿命奠定了基础.