新型疲劳传感器设计与性能研究

基于经过特殊退火处理的康铜材料具有不可逆电阻疲劳载荷响应,用其作为疲劳敏感元件材料,但因制成的疲劳寿命计工作响应应变门槛值太高,设计了结构独特的弹性放大元件,两者组合构成的疲劳传感器灵敏度得到很大提高,满足了大型工程结构循环应力低、工作寿命长的寿命检测要求,从而达到对大型结构长期健康监测目的。通过试验,研究了该新型疲劳传感器的热输出特性和不同受力情况的放大系数变化,得到了传感器热输出和放大系数修正公式。所设计的疲劳传感器性能满足各种大型工程结构疲劳损伤监测要求,与其他疲劳检测方法相比,其测试精度、经济性和效率均具有明显优势。     

桥梁疲劳监测传感器设计

设计了一种桥梁疲劳监测传感器,它通过电阻不可逆变化的疲劳载荷响应机理拾取结构损伤信号。所设计的独特应变倍增器可将微弱的交变应变信号进行机械放大,使敏感元件在桥梁高周疲劳载荷作用下仍工作在敏感区。解决了疲劳敏感元件存在的较高动应变响应门槛值与结构较低动应变损伤间的矛盾,采用弓形弹性元件与硅橡胶预应力组合结构,得到了可靠性好、刚度低、放大率高及使用方便的理想结构,从而满足了桥梁结构长寿命、低应力工作特点的寿命检测要求。静载和疲劳试验说明:所设计的传感器具有很高的疲劳灵敏度、长期稳定性,完全适用于桥梁结构的高周疲劳检测。     

光纤埋入CFRP后的实验和ANSYS分析研究

运用ANSYS提供的屈曲分析，对碳纤维增强复合材料（CFRP）埋入光纤弯曲试件进行模拟分析，得出了埋入光纤对复合材料整体有显著影响时的体积含量，并且与前人的实验数据进行了比较，同时得出了一种预测复合材料弯曲强度的方法，为复合材料设计和工程应用提供了一种新的依据。     

基于ANSYS的CFRP屈曲分析研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)作为先进复合材料的杰出代表,具有耐高温、抗疲劳、工艺性好等优异特性,广泛应用于飞机蒙皮、机翼、导弹发动机壳体等航空航天军工领域及桥梁、涵洞、水下构筑物的加固补强等民用建筑领域.基于复合材料的诸多优点和其广泛的应用价值,使得对其力学性能的研究变得尤为重要.而目前人们通常利用实验方法来测定复合材料的力学性能,浪费了时间又提高了成本.本研究运用ANSYS提供的屈曲分析,对碳纤维增强复合材料(CFRP)弯曲试件进行模拟分析.得出了一种预测CFRP弯曲强度和弯曲弹性模量的方法,为复合材料设计和工程应用提供了一种新的依据.     

应变能—内应力干涉模型的多轴高周疲劳研究

塑性应变能使材料微观组织结构发生不可逆变化而引起等效宏观应力,该应力随循环加载而增大。假定该应力的一种分布函数,将疲劳极限以上加载等效为塑性应变,建立了塑性应变与加载应力成线性关系的表达式,由此得到循环加载的塑性应变能。导出其最大应力与外加应力叠加达到材料本征断裂应力时的裂纹成核寿命,并由微裂纹引起上述两部分应力变化,得到继续加载直至宏观裂纹出现的疲劳寿命。所建立的多轴疲劳寿命公式由三个材料参数表达,并通过单轴疲劳试验数据确定。初步研究表明,该模型对所引用的多轴疲劳试验数据有很好的预测能力。     

材料损伤的全场测试及寿命预测研究

材料的静力韧性便于工程测量,对疲劳损伤较其他宏观损伤变量更敏感.以材料静力韧性为宏观损伤变量,在损伤状态的全场进行测试.依据疲劳过程中金属材料随疲劳循环加载而变化的实验结果的规律分析,得到了用应力、循环数表达的损伤演化方程,此方程与实验拟合较好,进而推导出二级加载下的递推公式,并与实验值吻合较好.     

由剩余强度全域测试建立的疲劳可靠性估算模型

在全域疲劳加载下对处于不同损伤状态的材料进行剩余强度测试，得到剩余强度数据的函数曲线表达式，并由此建立剩余强度模型的一般形式，给出材料在常幅和变幅加载作用下的剩余强度退化模型。在此基础上研究常幅和多级加载下的疲劳可靠性分析方法。应用应力－强度干涉可靠性分析模型进行实例分析计算，结果与实验值较为符合，说明所提出的剩余强度模型是合理的。     

基于数字疲劳传感器的疲劳监测系统及寿命评估

疲劳寿命计是电阻-疲劳响应记忆元件,其电阻值随疲劳而增加,栽荷卸除后电阻变化值保留.通过设计适用于桥梁疲劳栽荷检测的数字式传感器和监测系统,对大桥实施长期实时监测和定期技术状态评估,考察大桥在服役期内完成设计预定功能的能力,提高桥梁的安全性.为解决疲劳损伤及寿命评估问题,通过编制的疲劳评估系统,对东海大桥48个危险截面测点进行疲劳分析,得到实际损伤及损伤度,并进行寿命评估.成功地建立了东海大桥疲劳损伤及寿命评估系统,并可推广应用于其他桥梁.     

东苕溪土桥湾铁路桥拓宽工程防洪影响分析

针对平原河网水系复杂的特点，通过建立河网模型，采用圣维南非恒定流偏微分方程组进行水文水力分析计算，推求河道洪峰流量和水面线，为防洪工程建设提供理论依据。     

疲劳寿命计退火特性及电阻变化推算载荷谱的研究

对三种交变应变量循环后的疲劳寿命计在不同温度下进行退火实验,由它们在低于再结晶温度退火后电阻去除量的不同,得出疲劳寿命计在交变应变作用下电阻累积的主要机理。根据疲劳寿命计的标定特性曲线和在载荷谱下的响应特性,由三个不同方向粘贴的疲劳寿命计电阻变化推算载荷谱,该方法扩大了疲劳寿命计的使用范围。