基于CVGM断裂预测模型的梁柱焊接节点的超低周疲劳分析

钢框架梁柱节点在罕遇或极罕遇地震作用下由于地震幅循环次数少而容易发生超低周疲劳断裂,而空穴循环增长模型(CVGM)从初始裂纹与裂纹扩展两阶段评估梁柱焊接节点的超低周疲劳断裂的性能.利用CVGM理论分析超低周疲劳断裂机理与CVGM疲劳模型的参数,然后编写CVGM断裂预测模型的FORTRAN程序,基于该程序计算梁柱焊接节点有限元模型在恒幅与变幅位移荷载作用下的断裂指数FI_c,进而评估不同加载机制下焊接节点的超低周疲劳性能.结果表明,负载下梁柱焊接节点的焊趾与焊接工艺孔处应力高度集中并最先起裂,随着加载的位移幅的增大,FI_c逐渐增大,疲劳循环次数随之降低,表明CVGM模型预测超低周疲劳性能的有效性.     

超低周变幅疲劳断裂设计的几个问题

从裂纹技术的断裂设计原理出发,在实验研究的基础上,对超低周变幅疲劳应力断裂的几个设计问题进行了探讨．结果表明：零载至断裂的加载方式是满足工程超低周疲劳断裂条件下最适宜的加载方式．     

轴向加载条件下中碳钢的超低周疲劳断裂设计

研究中碳钢在轴向疲劳载荷下的超低周断裂问题,讨论载荷形式、切口几何参数和加载频率与断裂循环周次的关系,提出适宜于中碳钢材料在超低周轴向疲劳载荷下的断裂设计参数.结果表明,拉压疲劳载荷能够达到低能耗、断面高质量、超低周次高效率的断裂设计要求,适宜的载荷频率为3~5 Hz,适宜的切口参数为切口尖端半径r=0.1~0.3 mm,切口角度α=60°,切口深度t/D=0.14~0.17.     

螺栓球支座节点中锚栓的超低周疲劳破坏特征

空间网格结构中,支座除了保证自身受力,还对上下部结构起连接和支撑作用,为研究网格结构中螺栓球支座锚栓的超低周疲劳破坏性能,设计了双向加载实验方案,其中垂直方向的压力恒定,水平方向进行大位移往复加载,得到了螺栓球支座节点的超低周疲劳破坏过程,通过对锚栓疲劳破坏过程、断口宏观及微观照片的分析,探讨螺栓球支座中锚栓的超低周疲劳破坏机理。     

往复荷载下钢结构节点的超低周疲劳断裂预测

进行了一个方钢管柱与H形钢梁直接焊接节点试件在往复荷载作用下的试验和有限元分析,采用已校准的微观断裂判据退化有效塑性应变模型(DSPS)和循环空穴扩张模型(CVGM)对其进行了超低周疲劳断裂预测,并对两个栓焊混接边柱节点试件进行了预测.预测结果与试验结果相比有较高的精确度.随后进行了损伤退化参数对断裂预测结果的敏感性分析,得出其取值对预测结果不敏感.因此,微观断裂判据对钢结构节点的超低周疲劳断裂预测有较好的适用性.     

切口参数对静态弯曲断裂和超低周疲劳的影响

探讨了切口参数对静态弯曲应力应变曲线和切口半径对断裂名义应力的影响，并给出了以切口根半径作参量的断裂条件．分别分析了切口半径对超低周应变疲劳和应力疲劳曲线的影响，得出应变疲劳曲线比应力疲劳曲线更能反映超低周疲劳特性的结论．     

往复荷载下钢管与螺栓球组配试件超低周疲劳断裂试验研究

为探索螺栓球网格结构强震下的破坏特征,对五个螺栓球节点管球组配试件进行了轴向往复荷载作用下的超低周疲劳断裂试验研究。通过电镜扫描观察试件超低周疲劳破坏的裂纹萌生、扩展、断裂、断口形态,并分析了裂纹萌生原因、断裂机理。结果表明:当承受拉-压循环荷载时,试件均经历失稳弯曲、在杆件中点附近局部凹陷、在凹陷处表面萌生裂纹、进一步开裂、最后发生低周疲劳断裂的过程;其断口形状为椭圆,有明显塑性变形,为韧性断裂,疲劳寿命均很短。当试件承受较大压幅值的循环荷载时,试件首先失稳弯曲,然后在杆件中点附近局部凹陷,继而在凹陷处表面萌生裂纹,但同时因节点中高强螺栓承受弯剪作用,在螺栓牙底应力集中位置,也多处同时萌生裂纹并迅速发展,最后导致高强螺栓先于杆件局部凹陷处发生疲劳断裂;其断口表面光滑平整,没有明显塑性变形,疲劳寿命只有18次。     

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。     

橡胶板式支座锚栓超低周疲劳断裂分析

为研究螺栓球节点橡胶板式支座中锚栓在灾难地震中受弯剪发生超低周疲劳的断裂问题,依国家现行规规范设计并制作了橡胶板式支座模型,采用双向加载法对其进行了大位移超低周疲劳试验,得到了四根锚栓的超低周疲劳破坏形态。并从宏、微观角度对锚栓断口进行了分析。结果表明：在往复荷载下,锚栓发生无明显塑性变形的较突然性断裂,为超低周破坏形态,其断口存在疲劳源区、扩展区和瞬断区等典型的疲劳断裂特征,且不同位置锚栓的受力方向和裂纹起裂时间、扩展速率均不同;同一锚栓断口上韧性断裂与脆性断裂特征并存,但总体均表现为偏脆性断裂。     

焊接节点构造细节的低周疲劳试验研究

为了研究Q235低碳素钢平板对接焊接试件以及十字型承载V型坡口焊接试件的低周疲劳行为,采用等幅应变控制法对24个试件在不同塑性应变幅下的超低周疲劳性能进行了测试,拟合得到了两类焊接构造细节试件的疲劳寿命S-N曲线,并将测试结果与国际焊接协会发布的疲劳设计规程中同类焊接构造细节的S-N曲线进行对比.结果表明:平板对接焊接试件与十字型承载V型坡口焊接试件的裂纹起源不相同;在超低周疲劳范围内,两类焊接材料的损伤破坏主要包括材料延性损伤和循环疲劳损伤,比国际焊接协会中相同疲劳构造细节的高周疲劳寿命S-N曲线预期的疲劳强度更低,表现出更低的疲劳寿命.     

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。     

新的非比例加载低周疲劳寿命估算方法

利用对 316L不锈钢多轴非比例加载低周疲劳的试验结果 ,对现有的多轴低周疲劳寿命估算方法进行了讨论 ,基于 316L不锈钢非比例加载低周疲劳的微观机理 ,选择最大剪应变以及应变路径的非比例度作为损伤参量 ,建立了基于临界面方法的新的非比例加载低周疲劳寿命估算公式 ,利用新的非比例加载低周疲劳寿命估算公式对寿命的预测结果表明 :新的寿命估算公式对剪切型破坏的 316L与 316LN不锈钢及拉伸型破坏的 30 4不锈钢非比例加载低周疲劳寿命预言能力比现有的临界面方法精确 .     

双轴等拉低周疲劳实验装置

本文给出能在一般单向加载液压疲劳试验机上做双轴等拉低周疲劳实验研究的双向拉伸装置,并对有关影响因素进行了讨论。 本试验是在百吨液压低周疲劳试验机上进行的。双向拉体装置已经受近百万次疲劳载荷,其中交变载荷幅围5.5,t亦经受近20万次。在使用过程,各构件完好合手使用要求,将十字试样进行低周疲劳断裂试验,成功地开出合格裂纹,用它进行超速条件下叶轮材料性能研究亦取得初步结果。可以认为它适用于平而应力集中问题低周疲劳性能的研究。若使用液压高、中周疲劳试验机,它还可用于双轴载荷下裂纹试样裂纹扩展的研究。 本文指出了双向拉伸装置有待改进的方面。     

在循环载荷作用下螺纹连接件疲劳寿命的估算

就螺纹连接件在循环加载下按裂纹形成阶段和裂纹扩展阶段估算其全过程的疲劳寿命，对于第一阶段采用进行估算；对于第二阶段，推荐了一个计算应力强度因子的修正式，然后按帕里斯方程式进行估算。     

20MnSiVHRB400钢筋的低周疲劳性能分析

对Ф2 5mm和Ф32mm两种规格 2 0MnSiVHRB4 0 0钢筋的高应变低周疲劳性能进行了研究。采用控制总应变幅不变试验 ,测定了 2 0MnSiVHRB4 0 0钢筋高应变低周疲劳过程中的循环应力响应特征、循环应力与应变的关系。用Basquin公式和Manson-Coffin公式拟合得到了两种规格钢筋的疲劳寿命计算公式 ,据此计算了Nf=10 0时的σa·Δεt值 ,发现试验钢筋的高应变低周疲劳性能较 2 0MnSiⅡ级钢筋有了较大的提高。断口扫描发现 ,由于第二相质点和夹杂物的存在 ,形成微孔洞和微裂纹 ,裂纹之间因内颈收缩 ,互相连接形成疲劳断裂     

多轴低周非比例加载下疲劳寿命预测方法综述

综述了近年来国内外关于多轴非比例加载下疲劳寿命预测方法的研究现状,评价了各种方法的优缺点和适用范围,并对非比例加载下的疲劳寿命预测方法的研究工作提出了展望和设想。     

新型耐热钢的高温低周疲劳性能

研究了新型锅炉用耐热钢ＨＣＭ２Ｓ钢和Ｐ９１钢的高温低周疲劳性能．结果表明,ＨＣＭ２Ｓ钢和Ｐ９１钢均为循环软化材料．通过ＴＥＭ分析发现：ＨＣＭ２Ｓ钢的循环软化与富碳小岛中的马氏体板条回复、稳定位错胞的形成和Ｍ６Ｃ的生成有关,Ｐ９１钢的循环软化则与位错密度降低、位错重新分布引起的强化作用减弱有关,而Ｍ２３Ｃ６粗化只是Ｐ９１钢初始软化后,其强度不断降低的一个原因．同时,还给出了ＨＣＭ２Ｓ钢和Ｐ９１钢的应变－寿命方程     

不锈钢低周疲劳过程中的动态应变时效

研究321不锈钢高温低周疲劳过程中的动态应变时效行为,并分析不同温度下疲劳迟滞回线以及峰值应力曲线.结果表明:动态应变时效锯齿屈服行为仅发生在550℃以上;在高温疲劳试验中锯齿屈服大多发生在疲劳前10周,10周之后锯齿屈服现象减弱或者消失;应变幅值越小,锯齿幅度越小,消失越快.     

多轴非比例加载高周疲劳研究进展

综述了近年来国内外在非比例载荷下多轴高周疲劳研究的进展和现状，其中主要评述了各种多轴疲劳寿命估算方法及微观机理的研究，并提出了今后在非比例载荷下多轴高周疲劳研究工作的设想.