钢桥焊接构件疲劳寿命预测

分析了影响焊接接头疲劳寿命的各种因素,在Dugdale模型基础上构造裂纹闭合模型,并将其应用到焊接接头的表面半椭圆形裂纹,其中考虑了影响区的材性变化、焊接残余应力以及焊缝几何带来的应力集中,通过与两个试验结果的比较表明：该法能估计裂纹扩展阶段的疲劳寿命,可用于焊接钢桥抗疲劳设计。     

焊接结构疲劳损伤的实时监测

采用声发射技术监测了焊接梁疲劳试验的过程，准确地监测到了焊缝和应力集中部位处的裂纹萌生及扩展．根据累积声发射振铃计数与时间的关系曲线定义了焊接梁损伤的三个阶段，并在此基础上提出了描述材料疲劳累积损伤的模型．     

抓斗卸船机圆管构件疲劳寿命分析

港口起重机以圆管为主要构件形式的柱压杆件,在圆管连接上一直存在问题。本文以某一抓斗卸船机圆管构件接头为模型,分析了焊缝产生的原因．并应用有限元分析软件ANSYS建立了抓斗卸船机圆管构件接头的有限元模型,分析了它的受力及疲劳状况。最后提出的改进方案,降低了应力集中,可以避免出现开裂。     

考虑非线性累积损伤的桥梁疲劳寿命分析

为了准确反映桥梁非线性累积损伤,建立了桥梁非线性累积损伤模型,并分析了模型中主要参数对桥梁疲劳寿命的影响.首先,基于损伤力学理论,引入桥梁非线性累积损伤模型和对应的等效应力幅计算公式.然后,分析模型中主要参数对结构疲劳性能的影响.最后,用桥梁非线性累积损伤模型和Miner模型分析大连某大桥的疲劳性能.研究发现,随着材料参数α的减小,结构损伤增大,并且等效应力幅是影响结构损伤的主要因素.桥梁非线性累积损伤模型能准确反映实际的非线性累积损伤过程,而Miner模型偏保守.     

冰区海洋平台构件的模糊疲劳可靠性分析

为便于冰区海上固定采油平台的设计和对其在服役期间的安全可靠性进行评估，运用模糊数学理论和疲劳寿命试验，提出了冰区海洋平台构件的安全疲劳寿命计算及其可靠性分析的方法。给出了冰区海浪及海冰载荷作用于平台构件上的随机疲劳应力幅的计算方法，分析了平台构件的疲劳累积损伤，提出了考虑模糊性之后对Miner法则的修正。据此，给出了安全疲劳寿命的估算方法，建立了新的模糊疲劳可靠性分析模型。按照此模型，给出了平台服役期间构件动态模糊疲劳可靠度的计算方法。疲劳寿命试验及计算实例表明，与采用常规的确定性Miner法则计算结果相比，按照该文方法计算得出的疲劳寿命更接近于疲劳寿命试验结果。     

基于健康监测的大跨钢桥梁疲劳损伤评估

近年来,我们在国家自然科学基金项目“基于健康监测的大型钢桥梁疲劳损伤早期识别方法及应用”(50178019)的资助下,结合与香港理工大学合作开展的相关RGC项目,进行了一系列有关桥梁结构健康监测和损伤评估的基础理论研究,其目标是为建立大跨重要桥梁结构安全评估系统提供理论基础和可靠方法。目前已取得初步成果。     

模数式桥梁伸缩缝疲劳寿命的分析

桥梁伸缩缝受车辆荷载的长期冲击易发生疲劳破坏,且维修更换困难,目前关于模数式伸缩缝尤其是中梁钢焊接点疲劳损伤寿命的研究较少． 文中以某大桥SD-160 模数式伸缩缝损坏更换为例,通过车辆荷载调查分析,建立了5 种简化车辆荷载频值谱; 采用ANSYS 有限元软件结合Miner 疲劳累积损伤理论估算SD-160 型模数式伸缩缝锚固区混凝土、锚固钢筋与预埋钢筋焊接点以及伸缩缝中梁钢的疲劳寿命． 结果表明: 锚固区混凝土使用寿命为7． 7 年,中梁钢在只考虑车辆载荷作用时的使用寿命为29． 3 年,预埋钢筋焊接点为10． 7 年; 支撑横梁间距越大,中梁钢的使用寿命越小; 锚固区混凝土强度增大,混凝土本身和预埋钢筋焊接点的使用寿命都随之增大; 弹性树脂混凝土的使用寿命约为C50混凝土的2 倍; 按大桥SD-160 伸缩缝更换方案,中梁钢焊接点估算使用寿命为6． 2 年,建议方案Ⅰ为7． 7 年,方案Ⅱ为20． 8 年． 文中研究成果可供类似伸缩缝的设计和维修更换借鉴．     

振动焊接对焊件疲劳寿命的影响及机理分析

对机械振动焊接试板与常规埋弧自动焊接试板进行了残余应力测试、金相观察及疲劳试验,研究了机械振动焊接对焊件疲劳寿命的影响。结果表明,机械振动焊接降低焊接残余应力、细化焊缝和热影响区的金相组织,提高焊件疲劳寿命。在本试验条件下,纵向残余应力降低43％,横向残余应力降低25％;振动焊接试样热影响区的晶粒度为5级,而常规埋弧自动焊接试样热影响区的晶粒度为3级;振动焊接试样的疲劳寿命提高35％。并应用金属疲劳理论分析了振动焊接提高焊件疲劳寿命的内在本质。     

海洋石油钢结构焊接构件疲劳可靠性的研究

本文重点研究了带有缺陷的焊接构件的疲劳可靠性;建立了贯穿壁厚的疲劳失效模型;对NDT精度等疲劳参量的统计特性作了分析。基于寿命模型,应用结构可靠性原理探讨了设计阶段构件的疲劳可靠性预测及带裂纹构件剩余寿命的概率分析问题。通过相应的计算,给出了几组特定参数下的失效概率曲线,并分析了有关参数的作用。     

再生混凝土疲劳损伤演化的定量描述

利用再生混凝土的疲劳试验结果,分析常用的几种损伤变量定义法的优缺点;其次,根据疲劳损伤的三阶段演化规律,提出倒S非线性疲劳累积损伤模型,给出材料参数的物理含义及取值范围;最后,基于倒S模型研究再生混凝土的损伤演化规律和疲劳寿命。分析结果表明,弹性模量法、超声波速法、最大应变以及残余应变法都能够反映再生混凝土的疲劳损伤演化规律,而残余应变法由于概念明确,考虑疲劳初始损伤,因此更为合适;拟合得到的损伤演化方程与试验数据高度相关,而理论分析得出的疲劳寿命的变化规律与试验结果也相一致;倒S模型涵盖了损伤演化规律的各种类型,具有适应性强、精度高的特点,适用于混凝土材料的损伤演化描述。     

疲劳损伤的模糊性研究

针对疲劳极限以下小载荷造成的疲劳损伤问题，依据模型数学理论，引入“造成损伤”这一模糊子集，定义其隶属函数，导出了隶属函数与损伤的关系，建立了模糊累积损伤计算模型以及相应的疲劳寿命计算公式，并采用2个不同的载荷谱，对构件疲劳寿命进行了预估。通过与实测寿命比较，找出了对不同载荷谱选择不同隶属函数的规律，使两种载荷谱下疲劳寿命预估的误差由原来的62．58％、61．65％分别降低到4．03％和0．53％。结果表明，用该方法预测构件的疲劳寿命比传统方法更加准确。     

A131钢焊接接头安全疲劳寿命的实验研究

低温环境下焊接接头的安全疲劳寿命，是冬季海洋平台构件抗疲劳设计与可靠性评定的基础。利用概率统计的方法，得出了在小样本实验条件下，当疲劳寿命服从对数正态分布时安全寿命与中值实验寿命之间的关系。在PLG-300kN高频疲劳试验机上，测定了在-25℃环境下海洋用钢（A131）焊接接头试样在5种不同应力水平下的疲劳寿命，并得出了其中值S-N曲线。利用对数疲劳寿命标准差的经验取值，得出了焊接接头对应一定置信度下不同安全概率的低温疲劳寿命表达式。结果表明，利用此关系式可以大大减少实验的样本数目。从低温疲劳实验的相关系数可以看出，用线性拟合来回归中值S-N曲线是成功的，而且根据不同的安全概率，可以计算出不同的安全疲劳寿命。     

A131钢焊接接头安全疲劳寿命的实验研究

低温环境下焊接接头的安全疲劳寿命,是冬季海洋平台构件抗疲劳设计与可靠性评定的基础。利用概率统计的方法,得出了在小样本实验条件下,当疲劳寿命服从对数正态分布时安全寿命与中值实验寿命之间的关系。在PLG-300 kN高频疲劳试验机上,测定了在-25℃环境下海洋用钢(A131)焊接接头试样在5种不同应力水平下的疲劳寿命,并得出了其中值S-N曲线。利用对数疲劳寿命标准差的经验取值,得出了焊接接头对应一定置信度下不同安全概率的低温疲劳寿命表达式。结果表明,利用此关系式可以大大减少实验的样本数目。从低温疲劳实验的相关系数可以看出,用线性拟合来回归中值S-N曲线是成功的,而且根据不同的安全概率,可以计算出不同的安全疲劳寿命。     

钢筋混凝土柱低周疲劳力学性能分析

在以往12根1/2比例钢筋混凝土柱低周疲劳试验研究基础上,分析了不同位移幅值下弯曲型破坏混凝土柱的累积损伤发展规律,重点研究了钢筋混凝土柱的强度退化、刚度退化、能量耗散等力学性能。研究结果表明：钢筋混凝土柱的低周疲劳破坏过程一般可分为损伤迅速发展、相持及破坏3个阶段;强度退化和刚度退化与构件的损伤过程发展一致,导致其产生的根本原因是构件弹塑性性质及损伤的发展;构件破坏时滞回耗能随加载路径不同而存在显著差异,裂缝的开展和分布状态对构件耗能能力有明显的影响。     

基于损伤容限设计的冶金桥式起重机疲劳寿命研究

以180t×24.85m冶金桥式起重机为研究对象,通过无损探伤发现桥架北主梁的下盖板上有裂纹,应用有限元分析和损伤容限设计方法对起重机裂纹的疲劳寿命进行计算。结果表明,起重机裂纹扩展到临界尺寸需要大约5年的时间。     

转子叶片的外物损伤及疲劳寿命试验研究

为了研究外物损伤(FOD)对叶片疲劳寿命的影响,用能量等效落锤冲击钛合金TC4(Ti-12Al-4A)板试件侧边,模拟转子叶片进气边受到小硬物颗粒冲击时引起的外物损伤,观测冲击后产生的缺口变形特点及缺口尺寸与冲击能量的关系,试验结果表明:冲击产生的缺口深度,随冲击能量的增大而增加,成非线性关系。在不同循环应力下,对外物损伤试件进行了脉动循环应力疲劳试验,试验结果指出,进气边的FOD显著降低叶片的疲劳寿命,损伤试件寿命与无损情况寿命的比值随循环应力的提高而增大;存在与FOD对应的循环应力极限,当工作应力较低时可以不考虑冲击损伤的影响。     

ST12材质焊接工字形钢支撑低周疲劳性能模拟及分析

前期的滞回性能模拟证实有限元可较精确地模拟ST12材质焊接工字形钢支撑试件表面的应力应变分布。采用基于应力应变的3种临界面损伤模型预测了支撑的低周疲劳损伤及寿命,结果表明临界面法可较精确预测裂纹开裂位置,预测结果均低于试验结果。基于临界面法的预测结果回归了寿命估算公式,并与基于试验结果的估算公式进行了比较分析,证实了影响支撑低周疲劳性能的主要因素是长细比和翼缘宽厚比。建议设计支撑时在满足"小震"不失稳的前提下,在规范允许的范围内,尽量采用具有较大长细比和较小翼缘宽厚比的支撑,以延长支撑的低周疲劳寿命。     

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.