高载比和高载出现频率对随机加载疲劳裂纹扩展行为的影响

陈述了以１６Ｍｎ钢紧凑拉伸试进行的变幅加疲劳裂纹扩展行为研究。通过改变瑞利分布随机荷载谱的高荷载比和高荷载出现频率，改变得复单峰过载谱中高载出现频率，研究了这些因素对疲劳裂纹扩展和寿命的影响。实验表明：随机加载条件下，高荷载对裂纹扩展的影响没有单峰过载加载时大；高载比和高载出现频率是影响裂纹扩展的重要因素；在实验随机加载条件下；高载比和高于２．０时，高荷载才对裂纹扩展有明显的迟滞作用，高载比小于２     

变幅荷载中次高荷载对疲劳裂纹扩展的影响

通过１６Ｍｎ钢紧凑拉伸试件的变幅加载疲劳裂纹扩展试验，研究了次高荷载对裂纹扩展的影响。研究结果表明，次高荷载降低了最高荷载对裂纹扩展的迟滞效应，次高荷载值越接近最高荷载，降低迟滞的作用越大。次高荷载的这种作用可以解释单峰过载和随机加载裂纹扩展的很大差异。     

变幅荷载下钢桥疲劳裂纹扩展规律及长度预测方法研究

为探明变幅荷载对钢桥疲劳裂纹扩展的影响,该文以钢桥面板顶板-竖向加劲肋为构造细节,开展了9组常/变幅疲劳试验,对比分析常/变幅荷载下疲劳裂纹扩展行为,探讨载荷次序、过载比、高/低载循环次数对疲劳扩展行为的影响。在此基础上,采用Kujawski扩展模型对常/变幅疲劳扩展规律进行预测分析,并建议复杂变幅荷载下疲劳裂纹扩展的预测方法。结果表明,变幅荷载下的裂纹扩展存在迟滞和加速行为,其中由高应力幅变为低应力幅时会产生明显的扩展迟滞现象,并且过载比越大、高载循环次数越多,所产生的迟滞现象越明显。变幅荷载下各应力幅加载阶段的扩展速率与对应常幅扩展速率较为接近,可以将复杂变幅荷载下的疲劳裂纹扩展近似等效为多段常幅裂纹扩展,并利用Kujawski扩展模型实现对实际疲劳裂纹扩展长度的初步预测。现场测试及跟踪结果也验证了该文所提出裂纹长度预测方法的合理性。     

随机荷载作用下钢结构疲劳寿命的计算方法

<正> 构件的疲劳荷载是不断变化的,符合实际受荷情况的随机疲劳寿命计算是设计部门十分关心的问题。掌握了钢结构疲劳裂纹扩展规律和随机荷载的分析统计方法,并进行荷载谱中低应力的截止作用及高低应力相互作用的研究以后,就可以计算随机荷载下结构构件的疲劳寿命。作为精确而又通用的方法,当数计算机模拟计算。工程设计常要求提供既简便又有一定精度的简捷算法。为     

超高韧性水泥基复合材料疲劳裂纹扩展规律研究

为了研究影响超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)疲劳裂纹扩展规律的因素,进行了试验研究。通过调整UHTCC动态断裂试验的加载条件和试验参数得到荷载幅值、加载频率和缝高比对疲劳裂纹扩展速率的影响关系。并通过试验数据拟合,确定了缝高比分别为0.33、0.40的疲劳裂纹扩展公式参数。试验结果表明:加载条件中,荷载幅值对疲劳裂纹扩展速率影响最大,荷载幅值越大,裂纹扩展速率越大;加载频率增大时,裂纹扩展速率趋于减小;在一定范围内,初始缝高比越大,疲劳裂纹扩展速率越大。     

循环荷载作用下钢筋与混凝土界面裂纹扩展的模拟

钢筋混凝土的界面脱粘是材料与结构破坏的一个重要方面,循环荷载作用下的界面疲劳问题研究越来越受到关注.基于剪切筒模型和常用加载方式,首先建立了循环荷载作用下钢筋与混凝土界面脱粘应力计算模型;借助断裂脱粘准则和描述疲劳裂纹扩展的Paris公式,得到了界面疲劳裂纹扩展速率、扩展长度以及脱粘界面上摩擦系数与循环加载次数的关系;对处于循环荷载作用下的钢筋与混凝土界面进行裂纹扩展的模拟计算与分析.     

弯曲荷载作用下平板贯穿裂纹钻孔止裂试验研究

通过对15个预制裂纹平板试件进行疲劳加载,研究了弯曲荷载作用下钢桥面板钻孔止裂的止裂机理、钢板疲劳性能与影响止裂效果的因素。分析了钻孔后孔边萌生裂纹的起裂点、扩展路径与测点应力变化,对比了不同止裂孔孔位及孔径对试件剩余疲劳寿命的影响。研究结果表明:在弯曲荷载作用下,打孔后的再次开裂点位于原裂纹尖端前方孔壁点,并沿原裂纹方向扩展,孔边裂纹在钢板上、下表面共同扩展;随着裂纹的扩展,裂纹尖端区域能承受的最大应力值逐渐降低;该试验结果表明:止裂孔孔位在0.5 D～1.0 D之间的止裂效果较好,增大孔径可以延长钢板的剩余疲劳寿命。     

随机变幅荷载作用下焊接节点海水腐蚀疲劳裂纹扩展试验

本工作采用国产海上平台用钢的T型和十字形板状焊接节点试件,模拟导管架臂节点的弯曲受力状态,在随机变幅荷载下进行了海水腐蚀疲劳裂纹扩展试验,分别测得在海水自由腐蚀和阴极保护条件下的(~—da/dN)-AK~(NM)关系曲线。对于十字型焊接节点试件,根据试验测得的裂纹扩展速率曲线,用断裂力学方法对其海水腐蚀疲劳裂纹扩展寿命(有阴极保护)进行了估算,估算得到的裂纹扩展寿命曲线与试验数据,以及用线性累积损伤理论估算的寿命曲线,进行了分析比较和讨论。     

疲劳荷载特性对8.8级M24高强度螺栓疲劳裂纹扩展机理影响探析

为研究常幅疲劳荷载特性对高强度螺栓疲劳裂纹扩展的影响,针对钢结构端板连接用8.8级M24高强度螺栓在不同应力比/应力幅作用下常幅疲劳试验所得到的24个试件断口形貌进行定量分析,并采用ABAQUS软件数值模拟高强度螺栓应力集中情况,探讨含初始裂纹高强度螺栓裂纹尖端应力强度因子与荷载特性、预制裂纹形状之间的关系。结果表明：在轴向受拉疲劳荷载作用下,螺母与螺栓啮合第1圈螺纹处为疲劳断裂最不利位置;试件断口稳定扩展区面积与应力比/应力幅呈负相关,快速扩展区面积与应力比/应力幅呈正相关;裂纹尖端应力强度因子随应力比/应力幅的增大而增大;预制半椭圆形裂纹短/长轴之比（a/c）越大,应力强度因子扩展有限元（XFEM）解与解析解误差越大。     

动力荷载作用下杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法

基于ANSYS有限元计算软件,提出杆系钢结构节点疲劳裂纹扩展断裂破坏的分析方法。首先介绍杆系钢结构节点子结构的多尺度有限元计算方法的原理和含三维裂纹节点子结构的有限元建模方法。其次提出疲劳裂纹扩展实时应力强度因子的计算方法及通过对节点子结构荷载边界条件采用分组的方式计算出多轴非比例加载情况下的应力强度因子幅的方法。再次通过Paris裂纹扩展公式完成裂纹扩展的疲劳寿命计算。最后通过一个铁路钢桁架桥工程实例的详细分析,得到其节点区疲劳裂纹扩展的全过程,并对此桥的疲劳寿命进行预测。     

Fatigue crack growth behavior of a 170 mm diameter stainless steel straight pipe subjected to combined torsion and bending load

In a nuclear powerplant, the rotary equipment, such as a pump directly fitted with hanger in the piping system, experiences torsional and bending loads. Higher crack growth rate occurs because of this torsional load in addition to the bending load. Hence, it is necessary to study the fatigue behavior of piping components under the influence of combined torsional and bending load. In this study, experimental fatigue life evaluation was conducted on a notched stainless steel SA312 Type 304LN straight pipe having an outer diameter of 170 mm. The experimental crack depth was measured using alternating current potential drop technique. The fatigue life of the stainless steel straight pipe was predicted using experiments, Delale and Erdogan method, and area-averaged root mean square–stress intensity factor approach at the deepest and surface points of the notch. Afterward, the fatigue crack growth and crack pattern were discussed. As a result, fatigue crack growth predicted using analytical methods are in good agreement with experimental results.     

钢丝裂纹扩展估算模型及其在预腐蚀疲劳寿命计算中的应用

为给桥梁缆索高强度钢丝损伤容限分析提供实用的裂纹扩展计算参数,根据钢材相关试验的结果统计了珠光体钢丝门槛值ΔKth和裂纹扩展计算数据,建立适用于不同屈服强度和应力比的钢丝裂纹扩展经验模型。在此基础上,提出基于一维裂纹扩展假定的预腐蚀钢丝疲劳寿命预测方法,并对锈蚀钢丝恒幅和变幅疲劳寿命进行实例分析。结果表明,珠光体钢材的屈服强度和门槛值之间的相关性随着屈服强度和应力比的提高而增强|提出的钢丝裂纹扩展模型和初始裂纹深度假定可较好地模拟腐蚀钢丝恒幅疲劳试验的离散性和疲劳极限性质|腐蚀钢丝变幅疲劳评估结果对门槛值变化较敏感|按保守门槛值的预测寿命显示,轻微均匀锈蚀钢丝若及时采取养护措施,可在桥梁常规检修期内继续使用。     

预应力平行圆管混凝土空心板柱结构地震后承载力试验研究

建造了一个4层现浇无粘结预应力混凝土空心板柱结构的1/4比例模型,分别进行地震前第3层楼板弹性范围内的荷载试验和地震后第1层楼板极限荷载试验,通过测量楼板挠度、钢筋应力及空心楼板的裂纹发展情况,探求预应力混凝土空心板柱结构地震的损伤破坏,楼板的承载能力的变化情况。试验结果表明,在相同荷载作用下,楼板跨中、平行布管方向预应力暗梁和垂直布管方向预应力暗梁跨中地震后挠度均大于地震前。空心楼板的整体性较好,强烈地震对楼板的刚度响应较小,楼面承载力试验过程仍可划分为三个阶段:弹性阶段,开裂扩展阶段和破坏阶段。地震对垂直布管方向预应力暗梁刚度影响大于平行布管方向预应力暗梁,垂直布管方向预应力暗梁跨中挠度地震后比地震前增大程度明显大于平行布管预应力暗梁。基于前述试验结果,并考虑空心楼板的裂纹发展情况,建立了空心楼板极限荷载状态下的塑性铰线分析模型,计算空心楼板的极限荷载略小于试验结果,计算结果与试验数据吻合较好。     

钢纤维混凝土及扁梁宽度对扁梁柱节点抗震性能的影响

根据4个扁梁柱节点在低周反复荷载作用下的试验,分析了扁梁宽度和钢纤维对节点的破坏形态、受力机理、初裂承载力、极限承载力、节点刚度及抗震性能的影响.研究表明采用钢纤维混凝土,可以改善构件的破坏形态,提高构件的初裂承载力、极限承载力、节点刚度、延性和耗能能力;不同宽度的扁梁与柱的节点具有不同的破坏形态和受力机理,其刚度和抗震性能也有差别;宽扁梁柱节点的外核心区混凝土对初裂承载力和极限承载力有一定的贡献;CEB-FIP规范给出的扁梁宽度限值比较合理.     

夹芯托梁在砖混结构改造中的研究与应用

对几何参数和纵筋配筋率相同,连接形式不同的两种夹芯托梁在相同加载方式下的受力性能进行试验研究。研究结果表明:夹芯托梁的破坏模式、裂缝的形态及发展规律、极限荷载、荷载-挠度曲线,与同配筋率的钢筋混凝土整浇参考梁相似。在夹芯托梁中,纵筋起到了主要的受力作用,而连接筋和销键梁钢筋并未承受太大的荷载。连接筋和销键梁保证了夹芯砖墙与钢筋混凝土托梁充分咬接共同作用,使得夹芯托梁具有较好的整体性,从而夹芯托梁中的砖墙挠度与混凝土梁挠度有较好的一致性。     

螺纹钢与圆钢锚杆工作机理对比试验研究

为深入研究以螺纹钢为杆体的全长粘结砂浆锚杆锚固机理，进行了螺纹钢锚杆与圆钢锚杆对比试验研究。试验结果表明拉拔条件下螺纹钢受力范围相对圆钢小且衰减快；螺纹钢周边浅部粘结物应力水平高于圆钢周边粘结物应力，且其变形破坏更显著：螺纹钢以屈服形式破坏而圆钢则整体拔出。通过试验分析了螺纹钢由于存在螺纹起伏使其与粘结物之间存在明显挤压、剪胀、剪断等作用从而较大地提高了锚固强度。     

基于微塑性应变的钢箱梁疲劳损伤及仿真分析

随着大跨度桥梁服役时间的不断增加,交通量持续增长以及负荷严重等因素,车辆对桥面系结构的冲击效应将越加提高。作为大跨度桥梁主要受力构件的钢箱梁,将直接承受车轮荷载的作用,焊接区域应力集中效应尤为显著。本文设计了典型的钢箱梁构件,并进行了疲劳加载试验。研究表明,在形成裂纹的初始时期,裂纹发展速度最快且形成微小裂纹,即试件的损伤快速积累阶段,其后疲劳损伤稳定发展,最终损伤急剧增加乃至试件破坏。本文提出的三阶段疲劳累积损伤公式及空间有限元分析方法可供工程设计参考。     

侧向支撑对腹板开洞钢拱平面外弹性屈曲的影响分析

腹板开洞钢拱通过设置侧向支撑可以阻止钢拱发生平面外弯扭屈曲,支撑刚度的大小会对钢拱屈曲临界荷载产生影响.采用有限元方法分析了不同荷载、拱脚条件、支撑类型和位置对钢拱平面外屈曲稳定的影响.研究表明：在刚性支撑情况下,钢拱屈曲临界荷载随支撑刚度增大而增大,铰支钢拱屈曲半波随支撑数量的增加而增加,当支撑数量为n时,会出现n＋1个屈曲半波.两种支撑类型共同工作时,在侧向刚度支撑足够的情况下,扭转支撑对钢拱平面外屈曲临界荷载的影响有限.当侧向支撑刚度达到临界支撑刚度时,其屈曲临界荷载不再随支撑刚度的增大而增大.     

Untersuchung der Anrißlebensdauer von Betondübeln mit Hilfe des Örtlichen Konzepts

Local‐strain‐approach based analysis of the crack initiation life of shear connectors using perforated steel plates. To obtain good composite action between the concrete slab and the steel girder is an essential for ultimate load, economy and serviceability of composite girders. The use of perforated steel plates which are welded to the steel and embedded in the concrete is a new method to achieve this. The advantage of these shear connectors is their very good reaction to repeated loads. This is proved with the use of the local strain approach.