钢箱梁疲劳裂纹钻孔止裂修复的影响因素

考虑了钢箱梁疲劳裂纹止裂孔的孔径、位置、角度等参数,建立了线弹性有限元实体模型,得到钢箱梁疲劳裂纹钻孔孔边及沿孔边厚度方向的应力变化,对比了不同参数下钻孔止裂的效果,给出了钻孔止裂修复的影响因素.依据不同打孔参数下孔边应力降低程度,建立了止裂孔参数影响因素的比重关系.研究结果表明:过于增大止裂孔的孔径对止裂效果的提高并不明显;孔边的表面应力比孔内的应力大25%左右,裂纹更容易在表面萌生.分析结果表明:止裂孔的打孔位置应在裂纹边缘中心,并且止裂孔存在偏心或一定角度时,能够改善孔边应力的分布,进一步降低孔边应力的集中,具有更好的止裂效果.     

钢桥面板疲劳裂纹钻孔止裂分析及实验验证

对紧凑拉伸试样进行有限元分析,考察止裂孔边缘的应力分布情况,对比不同状况下裂纹尖端的力学特性,研究了孔径及附加孔对止裂效果的影响.结合钢桥面板局部模型实验,对开裂试件打孔止裂后进行疲劳实验,通过比较不同试件的疲劳寿命,对有限元分析结果进行了验证.分析和实验结果表明,经过止裂孔钻孔处理后,应力集中点位于试样预制裂纹直线延伸方向与止裂孔孔边缘相交处,相对于未打孔,裂纹尖端应力显著下降.裂纹尖端打孔止裂,能够提高构件疲劳寿命,且孔径越大,止裂效果越明显,孔径8mm以后,增大孔径所产生的止裂效果逐渐降低.不同孔径钻孔处理的疲劳试件,各阶段裂纹再次扩展速率相当,属于裂纹中速率扩展区,附加孔并没有影响裂纹扩展速率,但使疲劳寿命显著地提高.     

钢桥面板顶板角焊缝疲劳裂纹钻孔孔位分析

结合钢箱梁局部模型试件,针对顶板角焊缝处表面裂纹进行钻孔止裂,进行止裂孔孔周应力计算,分析了不同孔位对止裂效果的影响并提出了合理止裂孔位,最后结合实际工程中止裂孔孔径应用情况,研究了合理止裂孔位与孔径的关系。分析结果表明,止裂孔没有改变构件整体应力变化趋势,孔边存在很大的应力降,但有应力台阶现象;孔位在0.5D(D为孔径尺寸)更远后,裂尖与孔边之间出现高应力、大应力降连接段,合理止裂孔位为0.5D,孔径大小对合理孔位与孔径的系数没有影响;止裂孔在裂纹尖端外情形下,孔径较小时,最大应力点还在裂纹尖端,孔径较大时,最大应力点在裂纹侧孔边,且离裂纹尖端越远,孔两侧最大应力差越小。     

考虑附加孔效应的带止裂孔裂纹钢板补强效果

为进一步提升止裂孔的止裂效果,研究了附加孔及补强钢板组合作用下的钻孔止裂性能。通过建立带裂纹的1/4钻孔止裂模型,对比了不同附加孔角度、附加孔间距对止裂孔边应力分布的影响。在此基础上,分析了在附加孔的基础上粘贴补强钢板的可行性,并进一步研究了不同补强钢板布置形式、不同补强钢板厚度对钻孔止裂效果的影响。研究结果表明,附加孔角度为90°时对钻孔止裂效果的提升作用最明显。随着附加孔间距的降低,止裂孔边应力极值逐渐减小,但会逐渐产生新的应力集中区域。在附加孔的基础上粘贴补强钢板时宜确保补强钢板边缘与止裂孔、附加孔相切,且补强钢板的厚度宜为待补强钢板厚度的一半。     

钢桥面板钻孔工艺对止裂效果的影响分析

考虑实桥顶板角焊缝疲劳裂纹止裂孔的钻孔角度、钻孔偏心角度和钻孔深度,建立了顶板与U肋有限元模型,得到了桥面板顶板顶面与底面止裂孔两侧的应力分布情况。从孔边应力与裂纹扩展速率两个方面,对比不同参数下的止裂效果,提出了钻孔工艺参数的建议范围。研究结果表明:为了避免加速裂纹扩展,建议钻孔角度为0°~25°;对于焊趾裂纹,为了保证止裂孔孔周应力分布均匀,建议钻孔偏心角度为-15°~30°;对于未贯穿止裂孔,钻孔深度较浅时,其内侧应力较大且底面应力分布不均匀。     

含孔复合材料层合板的孔边应力分析及孔形优化

应用各向异性弹性理论以及保角变换方法,将不同孔形参数化,并统一映射在一个表达式中,求解出在单轴拉伸载荷作用下,含圆形孔、正方形孔、三角形孔复合材料层合板的孔边应力,并对具有不同曲率的孔形的应力集中系数进行了讨论.研究结果表明:不同孔形所产生的应力集中有很大差异,其中圆形孔的应力集中最小,但在一定范围内,三角形的重力集中小于圆孔.最后以孔边最大应力最小化为目标优化孔的形状,得出可以用于结构中的应力集中较小的孔形.     

高强螺栓止裂法修复含裂纹钢板疲劳受力性能

为了分析高强螺栓止裂法的止裂效果,首先基于带裂纹钢板的有限元模型探究孔径和螺栓预紧力参数对修复后钢板的应力分布和止裂机理的影响.随后对修复后的预裂钢板进行3组对比疲劳试验,评价了不同修复方法下的结构疲劳寿命,并与各国规范相关S—N曲线进行比较.分析和试验结果表明:采用止裂孔法和高强螺栓止裂法均能延长损伤钢板的疲劳寿命,...     

钢桥疲劳裂纹钻孔止裂技术多孔布置方法研究

文章考虑双孔和附加孔2种多止裂孔布置,对开裂模型进行线弹性有限元分析,通过对比不同布置下模型的应力集中系数,研究多孔布置对于钻孔止裂法的影响。结果表明:双孔布置对应力集中的降低作用不如单止裂孔,但它会对疲劳裂纹的开展起到持续的抑制作用,在不能精确定位裂纹尖端时可以作为一种有效的备用方法;合理布置附加孔的直径与位置可以加强止裂孔的止裂修复效果,附加孔直径越大,与裂纹线间的垂直距离越小,效果越好;附加孔的最佳位置位于止裂孔前方,距离为止裂孔直径的1/4。     

复合材料工字梁开孔应力及补强分析

运用有限元商用软件ABAQUS,分析了剪载荷下腹板开孔的复合材料翼梁的孔边应力分布及开孔补强性能.在应力分析中,讨论了开孔间距,开孔距离梁下缘条的高度及开孔形状对孔边应力分布的影响.研究表明开孔间距、开孔距离梁下缘条的高度及开孔形状对孔边应力集中程度都有影响,但是开孔距梁下缘条的高度和开孔形状影响较大;补强能降低开孔处的应力,提高结构承载能力.包边补强效果最好,双侧贴片补强次之,单侧贴片补强效果最弱.补强材料刚度越大,补强效果越好.     

整体壁板参数化设计与敏感性分析

对整体壁板的止裂特性和损伤容限性能进行了计算和分析.应用参数化有限元技术,得到该结构的蒙皮裂纹尖端应力强度因子,分析了凸台和筋条对结构止裂特性的影响;随后根据线弹性断裂力学理论,计算了结构的剩余强度,并分析了凸台和筋条的存在对结构剩余强度的影响.为了分析结构几何参数对该结构的敏感性,给出了不同结构参数下的应力强度因子曲线,和其相对应的结构剩余强度曲线.这些曲线对整体壁板的结构设计提供了有意义的参考.     

整体加筋翼梁结构止裂性能研究

利用ANSYS软件,研究了整体加筋翼梁结构止裂筋位置和截面不同时的应力强度因子和裂纹扩展特性,为了便于比较,并对无止裂筋梁进行了分析。给出了不同止裂筋位置和截面宽厚比下的应力强度因子曲线,分析了止裂筋断裂后对整体加筋翼梁的影响。最后,在给定止裂筋重量条件下讨论了最优止裂性能筋条的宽厚比。     

钢桥面板横隔板-U肋焊缝裂纹修复后的应力特征

采用数值模拟的方法,建立不同疲劳修复方法的分析模型,针对止裂孔法和钢板补强法的疲劳修复效果进行了探究.通过提取两侧横隔板-U肋连接焊缝焊趾部位不同路径的Mises应力进行纵向对比,得到了该部位在维护前后应力的变化规律.研究结果表明:裂纹存在时,另一侧横隔板-U肋连接焊缝焊趾处的应力水平有明显提高;止裂孔法虽可以缓解裂纹尖端应力集中现象,但会增大另一侧该连接焊缝焊趾处的应力;钢板补强法可大幅降低裂纹尖端及另一侧连接焊缝焊趾处的应力水平,但被补强一侧钢板下缘会出现显著的应力集中现象.     

GS249有机玻璃疲劳极限的影响因素分析及预测

在不同应力比条件下,对不同应力集中系数的GS249有机玻璃疲劳试样进行疲劳试验,使用升降法获得材料的疲劳极限。分析获得了加载参数及形状参数对有机玻璃疲劳极限影响的相关规律。建立了基于应力比和应力集中系数的预测有机玻璃疲劳极限的方法模型。结果表明：随着应力比的增加,疲劳极限呈下降趋势;疲劳极限随着应力集中系数的增加而线性降低;随着应力集中系数的降低,疲劳极限受应力比的影响越大。     

具有腰圆形孔口板的孔边应力分析

板内有腰圆形孔口的情形在工程结构中经常会遇到。本文用的方法研究了单向拉伸和纯剪切下,无限板内腰圆形孔口的应力分布问题。得出了有限级数形式表达的复应力函数。对于有限尺寸板内开孔的情形,文中用有限单元法来分析腰圆形孔口的应力分布和应力集中。在小开孔时,有限板内孔口的应力分布和无限板内的情况非常接近。证明了解析解和有限五分析的一致性。文中还讨论了翼缘和环形加劲对应力集中的影响。     

纯弯曲梁上的矩形孔的边长比对应力集中的影响

为了讨论含矩形孔的梁的应力集中情况，采用复变函数理论与保角映射技术，求出了含矩形孔的梁在纯弯曲状态下的孔边应力，分析了矩形孔的边长比、孔的方位角对孔边应力集中的影响，给出了孔边峰值应力随边长比及孔的方位的变化规律．对含几种不同边长比矩形孔的梁进行了系列计算，并将计算结果图谱化，便于工程应用．①     

柔性板弹簧槽端封闭曲线的形状优化

基于有限元分析的形状优化算法,构建圆的渐开线型柔性板弹簧的有限元模型.以最小应力集中系数作为优化目标,最小应力值作为参变量,并分别以椭圆方程和阿基米德方程作为工具曲线确定形状控制参数,对板弹簧槽端封闭曲线进行形状优化.计算结果表明:最显著降低应力集中系数和最大应力的是经修正的外偏型阿基米德线封闭曲线,其次是椭圆弧线;优化计算结果与实验结果符合较好,表明所采用的柔性弹簧形状优化方法有效.     

矩形开槽钢管混凝土柱的受压承载性能

为分析环向钢管对核心混凝土受压承载性能的提高效果,对15个矩形开槽钢管混凝土柱进行轴压试验,研究倒角半径和钢管厚度对其受压性能的影响.基于圆形箍筋约束混凝土的极限应力计算模型,引入考虑截面形状的承载力折减系数,提出了矩形开槽钢管混凝土柱极限应力计算模型.结果表明,矩形开槽钢管约束混凝土柱的受压性能与钢管厚度及倒角半径密切相关,且钢管的开槽构造能够有效地避免钢管的纵向屈服.倒角半径越小,钢管约束效果越差,应力-应变曲线在屈服后会出现下降段,且钢管厚度越小,峰值后荷载下降越快.倒角半径越大,约束效率越高,应力-应变曲线在屈服后较平缓或出现上升段,但钢管厚度较大时,其环向约束效果下降,极限应力提高幅度也明显下降.     

含矩形孔无限域应力集中的系列分析

采用复变函数理论与保角映射技术，求出了含矩形孔的无限域在孔边承受均匀内压时的应力，以及同时承受孔边均匀压力和无限远单向拉力时的应力．分析了矩形孔的边长比、圆角曲率半径及方位角对孔边应力集中的影响，给出了孔边峰值应力随边长比的变化规律．对几种不同边长比的矩形孔进行了系列计算，并将计算结果图谱化，便于工程应用．解答可移植到含孔无限大板的平板弯曲问题．     

正交各向异性板带有一般孔形时应力分析

采用复变函数方法研究面内均布荷载作用下带孔正交各向异性板的应力解析解.对含一个正六角形孔或不规则孔的无限平板进行分析,得到不同工况下(纤维角度、外荷载方向)孔边及部分孔外域的应力分布规律.结果表明,当单向荷载作用方向与孔边尖点指向垂直时,若正交各向异性板的纤维按0°和-90.0°布置,最大切向应力发生在孔边,并且位于尖点位置,但随着纤维角度的旋转,孔边的最大应力点逐渐偏离尖点,并且最大应力值也逐渐降低;因此,正交各向异性板的应力集中可以通过调整材料的纤维方向来改善.除此之外,当单向均布荷载σ的作用方向与坐标轴平行时,该坐标轴与孔边界交点的切向应力均为-σ.     

带孔无限大板的应力集中问题浅析

通过有限元方法探讨单向受载带孔无限大板件孔边应力集中的问题：逐步增大模型垂直于载荷方向的尺寸模拟无限大板;在此基础上探讨孔边应力集中系数与孔的几何特征的关系,即变圆孔为椭圆,垂直于受载方向孔半轴不变,载荷方向孔半轴变化,孔边应力集中系数随曲率半径增大而减小;减小圆孔半径,最大应力集中系数随之减小,并减小到弹性力学理论值3以下。上述结果说明连续介质力学理论有其自身的局限性,应力梯度在应力场变化很大的情况下对微元体平衡分析的影响不可忽视。