Q345钢对接接头低周疲劳性能试验研究

采用等幅轴向低周疲劳试验,通过疲劳寿命、循环应力-应变响应特征及应力-应变滞回曲线等指标研究了Q345钢对接接头的疲劳性能,观察了疲劳断口宏观特征,并在试验研究和有限元分析的基础上,建立了该焊缝材料的疲劳寿命预测公式.结果表明:焊缝材料初始阶段表现为明显循环硬化现象,后期为轻微循环软化,总体上提高了材料的强度及疲劳性能;随着轴向位移的增加,应力幅增大,循环硬化率线性减小;滞回曲线光滑、饱满,材料耗能能力稳定;疲劳断口可明显划分为裂纹源区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区,为典型疲劳破坏断口.得到的疲劳寿命预测公式对实际工程中Q345钢结构的疲劳分析和寿命预测具有重要意义.     

两种结构用铝合金循环加载试验研究

铝合金材料的滞回性能是研究铝合金结构抗震性能的基础.针对国产6082-T6和7020-T6铝合金,采用等幅升幅、等幅交替和循环拉伸3种不同的加载制度进行循环加载试验,最大应变控制在±4%.试验采用标距与直径比为1.5的小标距试件防止其在循环加载时发生受压失稳.小标距试件和标准试件的单调拉伸结果对比表明,在4%的应变范围内,小标距试件和标准试件的试验结果相差很小,因此采用小标距试件进行循环加载试验是可行的.通过循环加载试验获得了铝合金材料的应力-应变关系及滞回特性.试验结果显示,铝合金材料有良好的滞回性能和延性,加载方式对其骨架曲线有一定影响.     

基于滞回耗能的抗震结构最大位移反应

以简化为单自由度体系的结构在地震作用下的滞回耗能特性为基础，讨论单自由度体系在短持时脉冲型、中等持时多频谱型以及长持时型等3种不同类型地震波作用下的一周加载循环中的最大滞回耗能增量与体系非弹性最大位移反应的关系，提出基于结构滞回耗能特性的结构非弹性最大位移反应的简化计算公式，并指出简化公式的适用范围。由分析可知，当一周最大滞回耗能增量在总滞回耗能量中所占比例在50％－80％之间时，结构可能产生冲击型破坏，可仅由最大位移反应和一次循环最大滞回耗能增量作为评估结构的抗震性能的指标。若最大一周滞回耗能增量在整个地震地面运动作用时程的总滞回能中所占百分比太小，体系可能产生累积损伤破坏，应考虑结构滞回耗能总量，滞回耗能总量是分析结构累积损伤的重要参数之一。     

高应变低周疲劳的能量分析方法

从疲劳过程中材料吸收的总应变能和每次循环的应力应变滞后环出发，推出了形如Ｃｏｆｆｉｎ－Ｍａｎｓｏｎ公式和Ｂａｓｑｕｉｎ公式的寿命预测表达式。实验验证结果表明，在高应变低寿命区，理论与实测的△εｐ－２Ｎｆ曲线相吻合。     

热轧和热处理U75V钢单轴棘轮-疲劳交互作用实验研究

钢轨服役过程中,由循环滚动载荷诱发的棘轮效应是其疲劳失效的主要原因之一。针对现役的热轧和热处理U75V钢开展单调拉伸、应变和应力控制疲劳实验,揭示热处理工艺对材料基本力学性能、循环特性和棘轮行为的影响,进而讨论棘轮效应与疲劳失效行为之间的交互作用。实验结果表明:热处理U75V钢的屈服强度和抗拉强度较热轧态有显著提升,二者均表现出循环软化特性。在相同载荷水平下热处理U75V钢抗棘轮变形能力和疲劳性能明显优于热轧态,当应力幅与屈服应力之比恒定时,相同平均应力下热轧U75V钢棘轮效应更显著。加载的平均应力和应力幅对U75V钢疲劳寿命的影响存在竞争作用,较强的棘轮行为使两种U75V钢疲劳寿命均降低。     

高低周复合疲劳工况下汽轮机转子钢寿命模型

高周疲劳和低周疲劳交互作用产生的高低周复合疲劳会引起汽轮机转子钢10Cr-1Mo-1V的快速失效.研究了高低周复合载荷下10Cr-1Mo-1V钢的应变-寿命特性,通过分析应变比-寿命比的关系,提出一种研究高低周复合疲劳寿命的新方法.通过引入四种材料的高低周复合疲劳实验数据,用于不同工况下模型的验证与分析.结果表明,所提出的模型与实验值较好地吻合,对于承受复合疲劳工况的材料,其适用性较强,所需参数较少.     

焊接热循环和拘束应变对HAZ疲劳特性的影响

采用焊接热模拟技术研究了焊接热循环和拘束应变对ＥＨ３６ＭＯＤ钢热影响区（ＨＡＺ）粗晶区疲劳特性的影响，结果表明，试验材料焊接粗晶区呈现Ｍａｓｉｎｇ特性，所建立的滞回能计算公式的计算值与试验吻合得较好，在０．５％的恒应变幅低周疲劳试验中，试验材料中在２种热循环和不同拘束应变下，均呈现出较微弱的循环软化现象，焊接拘束应变，有提高ｔ８／５＝６ｓ时粗晶区的低周疲劳寿命，但却使ｔ８／５＝５０ｓ时的低周疲劳寿     

高应力幅循环历史对U78CrV钢棘轮行为的影响

U78CrV钢轨广泛应用于我国重载铁路,在服役过程中承受具有不同循环历史的滚动接触疲劳载荷,由此诱发的棘轮行为将加剧钢轨的疲劳失效。首先开展低应力幅和高应力幅下的非对称应力控制循环实验,随后进行具有不同循环周次高应力幅循环历史的低应力幅值循环实验,揭示应力幅和应力循环历史对U78CrV钢棘轮行为的影响。实验结果显示,U78CrV钢在非对称应力循环载荷作用下表现出显著的棘轮行为,应力幅的增加会提高棘轮应变和棘轮应变演化率;预加载的高应力幅循环周次越高,随后的低应力幅下的棘轮行为越明显;不同循环周次的高应力幅循环历史降低了低应力幅循环的棘轮应变率,但增加了耗散能密度;不同高应力幅循环历史下的低应力循环疲劳寿命与失效棘轮应变和稳定耗散能密度密切相关,随着失效棘轮应变和稳定耗散能密度的增加而降低。基于稳定耗散能密度建立了幂律函数,可以合理预测高应力幅循环历史的低应力循环疲劳寿命。研究结果对U78CrV钢轨的疲劳失效评估具有重要的参考价值。     

X12CrMoWVNbN10-1-1转子钢室温低周疲劳特性

采用应变控制对超超临界汽轮机转子钢X12CrMoWVNbN10-1-1进行室温低周疲劳试验,并对试验结果进行了讨论.拟合了循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,得到该材料的室温低周疲劳特性参数,包括Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数,推测出该材料的转变寿命.对低周疲劳试验开始和结束两个阶段的拉压应力峰值、拉压卸载弹性模量以及迟滞回线面积进行了对比分析,并对不同应变幅控制的低周疲劳对应的应力变化进行了讨论.     

纤维增强复合材料层压板的疲劳寿命预测方法

针对纤维增强复合材料层压板的疲劳寿命预测问题,提出了一种将理论与仿真、单向板与多向层压板紧密结合预测疲劳寿命的方法.基于几组碳纤维/树脂基T300/QY8911单向板在循环应力加载下的疲劳试验数据,通过灰色系统GM(1, 1)模型,建立单向板的疲劳寿命模型和损伤函数.与传统的最小二乘法拟合相比,该方法提高了预测精度.通过有限元方法对层压板进行应力分析、失效分析和材料性质退化.将失效分析的结果与建立的单向板疲劳寿命模型和损伤函数结合,从而来计算多向层压板的疲劳寿命和损伤.通过与实验数据及其他预测方法的结果对比,该预测方法降低了疲劳寿命预测相对误差,且与实验结果吻合较好.     

循环蠕变加载下疲劳裂纹扩展速率的探讨

根据循环蠕变加载下应力-应变迟滞徊线的周期性,提出了在一个循环周期内以应变能密度为损伤参量,并把材料的机械疲劳损伤和蠕变损伤统一处理的方法,以解决这两种损伤之间的交互作用问题;指出了在循环蠕变的加速现象中包含了这两种损伤之间的交互作用的效果;借助于等效杨氏模量概念,对静蠕变公式进行修正后用于循环蠕变的应变计算,进而对能量密度进行计算。然后参照单轴疲劳的研究过程,导出了循环蠕变加载下基于能量密度的疲劳裂纹扩展速率公式。     

加载制度对螺栓球节点组合试件低周疲劳性能的影响

为了研究加载制度不同对螺栓球节点组合试件低周疲劳性能的影响,采用4种加载制度对8个相同试件进行轴向往复加载低周疲劳试验,研究了螺栓球节点在不同加载制度下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、累积耗能以及承载力退化规律。结果表明：在不同加载制度下,螺栓球节点组合试件的破坏形态基本相同,破坏发生在中间螺栓球节点处,经历了弯曲失稳、高强螺栓产生裂纹、裂纹扩展直到最终发生断裂等过程,破坏螺栓有颈缩现象,所有螺栓的螺纹丝扣均有较严重变形与磨损,超低周疲劳寿命很短;加载制度对试件超低周疲劳性能影响显著;试件的滞回曲线为捏拢类型、不饱满、不对称、耗能能力较小;不同加载制度的试件骨架曲线,无论受拉还是受压均基本重合,因损伤积累过程不同断裂点会有所不同;螺栓球节点的抗弯刚度很弱,在所连接的杆件弯曲时会诱发螺栓的折断,引起结构的连续破坏。     

角钢连接钢框架抗震性能试验研究与数值分析

通过对顶底角钢腹板双角钢连接钢框架的低周往复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能进行了较为深入的研究与分析.采用非线性有限元方法对这种半刚性连接钢框架进行了计算,其结果与试验结果吻合良好,为该种连接钢框架的结构设计及理论分析提供了依据.     

致密砂岩循环加载试验及能量演化分析

为研究复杂应力路径下致密砂岩的力学行为,采用多功能岩石三轴测试系统开展围压为5 MPa、15 MPa和20 MPa的三轴循环加卸载试验并进行能量演化分析。试验结果表明:砂岩的抗压强度随着围压增加而增大,围压5 MPa、15 MPa、20 MPa下的体积最大压缩点对应的轴向偏应力分别为80.68 MPa、120.72 MPa、152.12 MPa;加卸载过程中会有部分外荷载做功转化成内能和其他形式能量,因而应力-应变曲线形成滞回环,并且随着应力的增加滞回效应逐渐明显;砂岩以剪切破坏形式为主,同时产生轴向和侧向倾斜裂纹。能量演化分析表明:岩石的破坏是弹性能积累到峰值突然释放的结果;岩样破坏前的峰值弹性能会随围压线性增加,围压对峰值弹性能的影响显著。     

沿竖向耗能剪力墙滞回特性的计算方法

为了研究沿竖向耗能剪力墙的抗震能力,进行了这种剪力墙和普通实体墙的低周反复荷载试验,建立了剪力墙的剪力－剪切变形滞回模型和耗能装置的滞回模型,并利用多垂直杆元模型计算这两类剪力墙在反复荷载作用下的荷载－位移滞回曲线,计算曲线和试验曲线比较一致,表明了所采用的计算模型和滞回模型的正确性     

喷射GFRP抗震加固开门洞砌体墙试验研究

通过3片砌体墙试件在低周期水平往复荷载下的抗震试验,研究喷射玻璃纤维聚合物（GFRP）加固和碳纤维布加固对开门洞无筋砌体墙片抗震性能的影响,从加固墙片的破坏形态、抗震抗剪承载力、滞回特性、刚度退化及耗能能力等方面比较了2种不同加固方案对开门洞砌体墙片的抗震加固效果.试验结果表明：采用喷射玻璃纤维聚合物加固试件的极限承载...     

珠江口海洋软土滞回曲线特征研究

采用不同频率循环加载的方式对珠江口海洋软土进行动三轴试验,通过对软土滞回曲线的分析可以了解到动应变幅值、残余应变、刚度和能量耗散能力的变化,结果表明：随着荷载的增大,动应变幅值越大,残余应变先增大后减小,刚度和能量耗散能力减小;随着频率的增大,动应变幅值、残余应变以及能力耗散能力均减小,但刚度无明显变化.     

铁电体的极化疲劳和历史记忆效应

电滞回线是研究铁电性的重要方法,但其中非线性电导,非线性顺电电容等非铁电性的影响难以消除.为此提出了微分电滞回线方法以取代传统的电滞回线.基于该方法,可将回线中各种非铁电性的贡献定量地分离出来,从而得到纯铁电性的贡献.对锆钛酸铅(PZT)和钛酸钡(BST)陶瓷样品的测量结果表明,纯铁电微分回线可用若干个高斯函数精确拟和,铁电体的极化疲劳就表现为高斯函数个数、峰位、峰高、半高宽等参数在外加作用下持续变化.实验还进一步证明,疲劳效应与铁电体所经历的热力学历史密切相关.     

疲劳应力应变滞后环的研究

研究疲劳应力应变滞后环对探讨疲劳积累损伤很重要。本根据orowan力学模型导出了疲劳应力应变滞后环的解析解。     

ZrO2陶瓷材料在水环境中的疲劳断裂特性

采用断裂力学中的四点弯曲试验法 ,对 Zr O_2 陶瓷材料分别在大气、水环境中的静疲劳和循环疲劳破坏特性进行研究 ,通过扫描电子显微镜 (SEM)对试验片断裂面的微细组织进行观察 ,分析并阐明了造成材料疲劳断裂的机理 .结果表明 ,相同应力条件下 ,材料在水环境中的疲劳寿命比大气环境中低以及循环疲劳对材料的疲劳寿命起到劣化作用 ,该劣化作用可以认为是由于循环应力使得微裂纹增加和扩展造成的 .