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.     

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,但高强螺栓止裂孔修复效率更优,其延长结构寿命是单纯止裂孔修复的9倍以上。以测点应力发生突变为疲劳失效判据时,单纯采用止裂孔修复不足以满足各国规范规定的疲劳强度等级,而高强螺栓止裂孔修复组明显高于AASHTO中A类细节等级,具有优异的抗疲劳性能。     

输气管道裂纹动态扩展及止裂技术研究进展

对输气管道裂纹动态扩展和止裂技术的研究工作进行了综合论述。讨论了输气管道裂纹动态扩展的止裂判据及输气管道止裂韧性的确定方法。将输气管道裂纹动态扩展中的流体-结构-断裂相互作用问题的力学模型归纳为—维梁模型、圆柱壳模型和有限元模型3种，介绍了有限元模型建立的原理和研究方法。研究结果表明，对于动态延性断裂的止裂，除了预测止裂韧性值，还应该预测裂纹扩展长度，以控制裂纹扩展造成的危害；对于高韧性钢管，应用传统的V型缺口夏比冲击实验(CVN)和落锤撕裂实验(DWTT)方法预测会产生与断裂无关的显著能量散失，因而须改进现有的方法或发展替代性的管道止裂韧性实验方法；确定裂纹尖端张开角是一种有发展前途的方法；改进现有有限元模拟方法的途径之一是采用适应裂纹扩展情况的重新划分网格技术，而不是采用固定网格的方法。     

输气管道裂纹动态扩展及止裂技术研究进展

对输气管道裂纹动态扩展和止裂技术的研究工作进行了综合论述。讨论了输气管道裂纹动态扩展的止裂判据及输气管道止裂韧性的确定方法。将输气管道裂纹动态扩展中的流体结构断裂相互作用问题的力学模型归纳为一维梁模型、圆柱壳模型和有限元模型 3种 ,介绍了有限元模型建立的原理和研究方法。研究结果表明 ,对于动态延性断裂的止裂 ,除了预测止裂韧性值 ,还应该预测裂纹扩展长度 ,以控制裂纹扩展造成的危害 ;对于高韧性钢管 ,应用传统的V型缺口夏比冲击实验 (CVN)和落锤撕裂实验 (DWTT)方法预测会产生与断裂无关的显著能量散失 ,因而须改进现有的方法或发展替代性的管道止裂韧性实验方法 ;确定裂纹尖端张开角是一种有发展前途的方法 ;改进现有有限元模拟方法的途径之一是采用适应裂纹扩展情况的重新划分网格技术 ,而不是采用固定网格的方法。     

钢结构疲劳裂纹合理止裂孔形状研究

为了提高钢结构疲劳裂纹的钻孔止裂效果,研究了不同止裂孔形状的止裂性能。通过建立二维平面有限元模型,对比分析了不同孔形下的孔边应力分布及应力集中效应,提出了一种结合直线与圆曲线的腰圆形止裂孔(近跑道形状),并分析了其打孔参数对止裂效果的影响,得到了腰圆孔打孔参数设计方法。结果表明,增大腰圆形止裂孔的面积、减小圆弧半径能够进一步降低孔边应力集中,同时采用缓和曲线对该止裂孔的曲率突变位置进行过渡,能够改善止裂孔的受力性能,降低其应力突变,止裂效果更好。     

导电体内部裂纹止裂新法的实验研究

介绍了导电体内部裂纹止裂的一种新实验方法。实验结果表明：利用电磁热效应对导体内部裂纹进行止裂不但是可行的,而且具有保持外力作用不变、方法简便、收效迅速、提高韧性等优点。其原理是在向导体通入脉冲电流的瞬间,裂纹尖端处的温度急剧升高,使材料熔化形成焊口同时在周围产生足够大的热压应力,破坏了干线裂纹源的形成,遏制了裂纹的扩展。     

铁路钢桥节点既有腐蚀疲劳裂纹扩展寿命

为评估服役中铁路钢桥由于环境腐蚀作用产生初始裂纹后的剩余疲劳寿命,对列车行走荷载作用下铁路钢桥节点横梁处在环境腐蚀形成初始裂纹后的疲劳裂纹扩展寿命进行研究。以铜九(铜陵—九江)线鄱阳湖铁路钢桥为背景,基于子模型法的多尺度建模方法,运用通用有限元软件建立铁路钢桥整体壳体模型和节点横梁处含初始裂纹的精细网格划分的实体模型,获得了在列车行走荷载作用下铁路钢桥节点横梁处的精确动应力响应;基于断裂力学的四参数Forman公式对铁路钢桥在4种不同初始裂纹长度下的腐蚀疲劳裂纹扩展寿命进行了评估与对比,并对有无环境腐蚀作用下的疲劳裂纹扩展寿命进行了对比分析。结果表明:基于子模型法的壳-实体多尺度建模方法既可以满足大型复杂结构在数值计算过程中的计算效率,又能够满足评估疲劳寿命计算所需的精确动力响应要求,可以精确评估铁路钢桥腐蚀疲劳裂纹扩展寿命;铁路钢桥既有腐蚀疲劳裂纹扩展寿命主要产生在小裂纹扩展阶段,计算得到0.5mm初始裂纹扩展到10mm时需要循环484 509次,占总扩展寿命的50.2%;铁路钢桥疲劳裂纹扩展寿命受环境腐蚀的影响非常大,其比无腐蚀疲劳裂纹扩展寿命降低79%左右。研究结果可为预测疲劳裂纹发展趋势、评估铁路钢桥剩余寿命和评定结构的安全性与运营能力提供参考。     

钢桥板疲劳裂纹修复进展及合金贴片法研究

为加深对正交异性钢桥面板疲劳开裂问题以及疲劳裂纹修复技术研究的认识,首先对钢桥面板的疲劳开裂特征进行阐述,通过文献调研梳理了钻孔止裂法、加补强板法、热修复法、机械修复法以及组合桥面铺装改进法的相关应用与研究,并探讨各种修复方法的修复机理及适用性。最后展望了智能材料形状记忆合金（shape memory alloy,SMA）在未来钢桥面板疲劳裂纹修复中的应用前景。研究结果表明：钢桥面板疲劳开裂修复受重载交通量大、焊缝数量众多及操作空间狭小等特殊现场环境制约,需根据不同裂纹特征开展针对性修复工作。提出的形状记忆合金修复法在钢桥面板疲劳裂纹修复工作具有前瞻性。其中SMA-CFRP组合贴片利用SMA丝材产生的预应力和CFRP提供的刚度相结合,进一步强化对裂纹开展的抑制效果,而粘贴铁基SMA板在具备以上优点的同时还兼具易施工和低成本的优势。因此采用SMA贴片法可为钢桥面板疲劳裂纹修复提供新思路,有望延长钢桥面板的使用寿命。     

电磁热裂纹止裂中的尺寸效应

研究了在载流的无限大导电薄板中,瞬时形成穿透裂纹的几何尺寸（长度）,板的厚度对裂纹尖端处电磁热止裂纹的影响,通过算例表明：瞬间形成裂纹的几何尺寸是影响裂尖温度场的主要因素之一。     

飞机蒙皮短裂纹止裂加强法分析

在老龄化飞机的结构检查过程中,结构工程师时常会发现蒙皮短裂纹。这些蒙皮短裂纹,不仅影响了飞机的良好气动性能,而且还会使损伤部位的蒙皮强度降低,承载能力下降,危及飞行安全。因此,我们应及时修理使飞机始终保持适航状态。止裂加强法为修理蒙皮短裂纹的常用方法之一。     

金属模具电磁热裂纹止裂研究的新进展

综述了在理论分析、数值模拟和实验研究方面，关于利用电磁热效应实现金属模具裂纹止裂研究的最新进展，所得结论可以为工程实际问题的解决提供指导。采用复变函数方法，建立了金属模具电磁热效应空间裂纹止裂的理论分析模型，求解了通电瞬间裂尖附近的热源功率、温度场和热应力场；采用电、热和机械场三场顺次耦合的有限元分析方法建立了金属模具中平面、空间裂纹电磁热裂纹止裂的数值分析模型：采用自制的ZL-1型和改进型ZL-2超强脉冲电流发生装置实现了金属模具试件中电磁热裂纹止裂；研究了各种实际金属模具中裂纹电磁热止裂后的修复。为将电磁热裂纹止裂应用到金属模具裂纹止裂中进行了基础研究工作。     

弹塑性材料动态起裂止裂和裂纹稳态扩展轨迹的试验研究

利用一维试验原理，在冲击拉伸试验装置上实现了周边切口短圆柱试件的动态起裂和动态止裂试验，利用止裂试验中不同的裂纹止裂长度△a和止裂点处的总体柔度，拟合一标定曲线，根据P^-δ曲线上每一点的总体柔度由标定曲线来确定裂纹的稳态扩展轨迹，从而得到裂纹的扩展速度。     

运动裂纹止裂判据的一种新提法

从断裂动力学问题的非线性性质和能量观点出发，讨论了运动裂纹止裂判据的正确提法；指出了目前广泛使用的运动裂纹止裂判据的不适当性；提出了一种新的运动裂纹的止裂判据．研究表明，裂纹失稳扩展时存在一个极小的速度值     

运动裂纹止裂判据的一种新提法

从断裂动力学问题的非线性性质和能量观点出发讨论了运动裂纹止裂判据的正确提法，指出了目前广泛使用的运动裂纹止裂判据的不适当性，提出了一种新的运动裂纹的止裂判据。研究表明，裂纹失稳扩展时存在一个极小的速度值。     

结构关键部位疲劳裂纹检测技术研究

本文基于朴素贝叶斯分类方法,对lamb波信号的时频特征进行分类,从而监测结构关键部位的损伤状态。利用小波变换对压电传感元件接收到的Lamb波信号进行时间频率域分析,提取与损伤状态对应的损伤指标;在此基础上利用朴素贝叶斯分类器进行损伤状态的分类,得到结构关键部位的裂纹长度。典型结构关键部位（如接头耳片）的实验研究结果表明文中方法的有效性。     

超硬铝合金试件中斜裂纹脉冲放电止裂

采用ZL-2超强脉冲放电装置实现了7A04超硬铝合金试件中斜裂纹的止裂实验.在瞬间超强脉冲电流作用下,裂尖前缘发生了强烈的绕流热集中现象,斜裂纹裂尖附近金属熔化,钝化了裂尖,阻止了干线裂纹源的开裂趋势.对止裂前后裂尖附近金属组织进行了显微观察,并对止裂前后裂纹附近的断口进行了对比分析;在万能材料试验机上对试件进行了拉伸力学性能对比测试.研究表明:在斜裂纹止裂瞬间,裂尖熔化,同时实现了组织超细化,提高了裂纹的扩展功,改善了试件的抗拉力学性能.     

带有边缘裂纹的导电薄板跨越止裂的温度场

用复变函数方法给出了导电薄板在跨越止裂时温度场的理论解．将实施跨越止裂时的正、负电极比拟为电流场中的源和汇，从而导出了在瞬间电流作用下，裂纹尖端附近区域因绕流而形成的温度场．理论分析与数值计算及实验结果进行了对比，数值相近，变化规律相同．     

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。     

接触疲劳裂纹扩展曲线试验方法研究

本文叙述了一种能检测从裂纹萌生到剥落全过程的接触疲劳裂纹扩展的方法,建立了接触疲劳裂纹扩展曲线——裂纹长度A和循环次数N之间的关系.从这曲线上能测量出新的接触疲劳性能指标:孕育期N.、稳定扩展期N_1、快速扩展期入N_2和稳定扩展速率V_1,快速扩展速率V_2.这些性能指标对于深入研究内外因素对接触疲劳寿命的影响,对于明了接触疲劳剥落机理,对于评定各种材料、工艺和组织的接触疲劳性能都是很重要的.