厚边U肋正交异性钢桥面的疲劳性能

新型厚边U肋正交异性钢桥面的应用有望提高顶板与U肋连接焊缝的抗疲劳寿命. 为研究其实际疲劳性能和具体提升机理,对该类钢桥面中顶板与U肋连接焊缝开展了疲劳试验和数值分析. 通过足尺模型疲劳试验,采用名义应力法和热点应力法对常规等厚U肋钢桥面和新型厚边U肋钢桥面进行了对比;在疲劳试验的基础上,建立了精细化有限元模型并通过试验数据验证了其有效性;通过该模型对厚边U肋钢桥面顶板与U肋焊缝的疲劳性能提升机理进行了分析. 结果表明:厚边U肋的使用有效地提高了顶板与U肋连接焊缝的疲劳强度;在焊接负公差存在的情况下,厚边U肋试件对未熔透厚度的变化相对不敏感,从而保障了顶板与U肋连接焊缝疲劳性能的稳定性. 厚边U肋正交异性钢桥面在北京三元桥新桥和成都凤凰山高架桥等工程项目中的应用验证了其抗疲劳的有效性.      

开口肋正交异性钢桥面疲劳设计参数研究

为评估重庆两江大桥单索面斜拉桥正交异性钢桥面板疲劳设计参数的合理性,对由盖板、板肋和横隔板组成的箱形正交异性钢桥面板模型进行了疲劳试验和有限元分析.基于应力等效方法,对桥面板、横隔板与纵肋三向交叉部位,进行了竖向和横向双向加载试验、等效实桥疲劳应力幅值2 000万次作用疲劳试验,在此基础上,分析了3种开孔方式、构造细节、横隔板厚度及铺装层厚度等因素对疲劳性能的影响.研究结果表明:横隔板厚度和铺装层厚度对疲劳性能的影响很大;与钥匙形和圆形相比,苹果形开孔结构的主拉应力最小,为13.7 MPa,疲劳性能最优.建议开口肋正交异性板构造横隔板厚度大于16 mm,并采用苹果形开孔方式.     

基于等效结构应力的不锈钢车体点焊接头疲劳寿命预测

采用等效结构应力法研究不锈钢车体点焊接头疲劳寿命.首先,在研究点焊接头的失效模式、结构应力计算方法的基础上,归纳总结了基于等效结构应力法进行点焊接头疲劳寿命预测的技术路线;其次,建立某不锈钢车体包括点焊接头在内的有限元模型,依据EN12663-1∶2010标准中提供的车体疲劳载荷谱,分析了主横梁与底架边梁区域的点焊接头结构应力分布规律,并对这些焊点进行了寿命预测;最后,采用改变焊点数量和布置及增加板厚的方式,使点焊接头疲劳寿命提高了3.87E+06.     

正交异性钢桥面板U肋对接焊缝疲劳寿命评估

基于江阴长江大桥U肋对接焊缝实时动态应变监测,结合雨流计数法以及BS5400规范,对江阴长江大桥正交异性钢桥面板U肋对接焊缝疲劳寿命进行了研究。通过标准车辆荷载模型以及车流仿真模拟,获得移动车辆荷载作用下焊缝处的应力变化,进行了损伤度计算,并将数值计算与实测分析结果作了详细对比。实测结果表明:慢车道与快车道应力幅分别为70与110 MPa,均超过了该部位的疲劳极限值,随着疲劳损伤累计可能发生破坏。计算结果显示车辆经过桥面时焊缝处产生了较大的应力幅,但以损伤累计以低循环累计为主。慢车道U肋对接焊缝处疲劳寿命低于大桥设计寿命,应当及时给予关注。     

基于断裂力学的材料低温疲劳寿命估算模型改进研究

针对低温疲劳裂纹扩展速率模型中工程材料疲劳极限难以测定的问题,考虑裂纹扩展应力强度因子门槛值,将屈服强度、抗拉强度及环境温度引入疲劳极限的计算,分别采用热激活模型和引入温度敏感因子对疲劳极限进行修正,并基于断裂力学方法构建低温疲劳寿命改进模型。根据桥梁常用钢材Q345qD母材及对接焊缝在不同低温环境下的试验数据,对改进疲劳寿命模型估算能力进行验证。结果表明：在低温环境下,估算效果较好,所需参数较少且易测得,便于在实际工程中分析及应用。     

梯形加劲肋正交异性板钢桥面分析的等效格子梁法

介绍了采用梯形纵向加劲肋的钢桥面板第二体系应力计算的等效格子梁法,推导了等效分配梁的刚度,编写了正交异性板钢桥面的结构分析程序,分析了正交异性板的第二体系的应力,并将采用等效格子梁法得到的结果和传统的Ｐｅｋｌｉａｎ－Ｅｓｓｌｉｎｇｅｒ法相比较,验证其可靠性。     

机车车辆关键部件疲劳寿命预测

机车车辆关键部件的疲劳损伤是涉及结构设计与分析、材料科学、强度与疲劳评价标准、制造装配工艺、质量保证体系等诸多因素的复杂问题。     

钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生仿真

为建立适用于钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生分析方法,以Roe-Siegmund循环内聚力模型为基础,考虑混合加载模式下的内聚力参数转换,对ABAQUS进行二次开发,形成反映疲劳累计损伤的VUMAT子程序;通过试验数据获得了Q345钢材对应的焊接区域材料内聚力参数,基于Voronoi图法、焊接区域晶粒微观形态与力学特性建立了U肋-盖板焊缝焊趾处微观晶粒组织,并与宏观二维平面应变模型合并,模拟了多尺度疲劳裂纹萌生;结合等效结构应力法和线弹性断裂力学裂纹扩展理论,考虑初始缺陷形态和疲劳断裂临界标准反推了不同应力水平下的累积内聚力长度,进而得到疲劳裂纹萌生寿命的计算方法。分析结果表明：采用提出的方法模拟U肋-盖板焊缝焊趾裂纹萌生行为时,裂纹在焊趾处萌生并垂直于顶板表面进行扩展,形成了穿晶断裂模式,微观晶粒组织应力分布随裂纹萌生及短裂纹扩展而不断变化,且随着微观晶粒组织分布和力学特性的随机性变化,仿真结果中的短裂纹扩展路径细节与临界循环次数均不相同;反推得到的累积内聚力长度随初始缺陷形状比、长裂纹扩展临界深度、微观晶粒组织分布及其力学特性以及所处应力幅值的不同产生变化,考虑上述因素获取的累积...     

钢桥面板纵肋与横隔板焊接细节疲劳开裂的加固研究

为研究钢桥面板疲劳开裂部位栓接角钢的加固方法,采用足尺模型试验对纵肋与横隔板焊接细节疲劳裂纹的加固效果进行研究,采用ANSYS建立了含有疲劳裂纹的有限元模型,并基于断裂力学理论对比研究疲劳裂纹不同长度条件下的加固效果. 研究结果表明:纵肋与横隔板焊接细节的疲劳裂纹起裂于焊趾并沿纵肋腹板扩展,采用栓接角钢加固后可以使开裂部位关键测点的主拉应力和裂尖各测点的应变分别降低56%和80%,能够有效抑制疲劳裂纹的扩展;栓接角钢加固后裂尖的应力强度因子幅值最少降低80%,裂纹扩展速率显著降低;对贯穿纵肋腹板前不同长度的疲劳裂纹进行加固,裂尖应力强度因子幅值均降低60%～90%,但随着疲劳裂纹长度的增加,栓接角钢的加固方法对裂纹扩展的抑制效果不断降低,加固时机的合理选取是影响加固效果的关键因素之一.      

基于ANSYS的钢桥面板横隔板处纵肋与顶板焊接细节疲劳应力分析

为研究钢桥面板横隔板处纵肋与顶板焊接细节疲劳性能,基于ANSYS有限元软件,采用热点应力法,建立了2跨5U肋疲劳节段有限元分析模型.研究结果表明:得到了疲劳单车模型三种加载工况下的横隔板处纵肋与顶板焊接细节纵向热点应力历程曲线,U肋正上方加载工况为控制工况,其应力幅值为81.4MPa,轮载位于横隔板正上方时疲劳应力达到...     

基于劈裂蠕变的沥青混合料疲劳寿命预测

沥青路面的疲劳破坏是路面工程中最为常见的病害之一,而疲劳性能一直是沥青路面结构设计的重要技术参数指标之一．通过静载劈裂试验对沥青混合料的疲劳性能进行了研究,通过回归分析建立了劈裂蠕变破坏时间与劈裂疲劳破坏时间的对应关系．研究结果表明劈裂蠕变试验与劈裂疲劳试验具有很好的相关性,可以通过转换系数K将劈裂蠕变破坏时间转换为劈裂疲劳破坏时间,从而得到沥青混合料的疲劳寿命．     

基于有限元法的电机车驱动轴疲劳寿命预测

以某电机车驱动轴为研究对象,通过Ansys软件建立其有限元模型,基于TB/T 2705-1996标准,对其进行静强度分析,获得轴的应力分布情况及结构薄弱区.在此基础上,利用Ansys通用后处理的疲劳分析模块,结合材料疲劳S-N曲线和Miner累积损伤法则,预测其疲劳寿命,从而为驱动轴的结构改进及优化设计提供有价值的参考依据.     

基于实测应变的江阴长江大桥钢桥面板疲劳寿命评估

基于实测应变,对江阴长江大桥正交异性钢桥面板构造细部疲劳寿命评估进行研究。利用实桥布设的应变传感器获取应变时程数据,处理成应力时程数据后,结合雨流计数法技术,得到"日应力谱"和"标准日应力谱"。利用标准日应力谱数据和相关疲劳规范,研究江阴长江大桥钢箱梁的疲劳寿命等问题。实桥实测数据分析表明,日应力谱和标准日应力谱分布具有相似规律。应变传感器记录的数据量很大,计算机常常由于硬件限制无法对长时间段的数据进行处理。研究表明,在计算实桥钢桥面板构造细节疲劳寿命时,利用"标准日应力谱"方法可较好地解决此问题。     

钢桥面-超薄UHPC-TPO组合铺装体系抗弯疲劳性能研究

基于损伤-断裂力学理论和Miner线性累计损伤理论,分别建立铺装新体系的疲劳寿命预估模型,并通过室内抗弯疲劳试验验证了两种模型的差异。研究结果表明:预测实际钢桥面-超薄UHPC-TPO铺装体系的疲劳寿命时,相比Miner理论,采用损伤-断裂力学模型得到的结果更为合理,预估疲劳寿命为1 446.57万次。同时,疲劳试验结果表明,两个试件分别经历390.7万次和430.1万次疲劳循环后的刚度平均下降11.4%,剩余强度平均下降13%,抗弯疲劳性能良好。     

沥青混合料的疲劳试验与疲劳寿命预测

采用正弦渡荷载对沥青混合料小梁试件的疲劳特性进行了试验研究,并用累积耗散能原理对其疲劳寿命进行预测。试验结果表明：随着加载应力水平的提高,其疲劳寿命是不断降低的。沥青混合料的耗散能能够较好地反映沥青混合料的疲劳过程,是分析和预测沥青混合料疲劳特性的有效方法。     

基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算方法

针对钢桥面铺装设计必须控制的疲劳和车辙主要破坏形式, 提出了钢桥面铺装结构设计的疲劳指标与车辙指标, 遵循疲劳和车辙等效轴载换算原则, 应用疲劳等效原理, 推导出基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算公式。根据室内疲劳试验及力学分析结果, 确定了该公式中的换算指数和其他轴型与轮组轴载换算为单轴双轮组的轴载换算系数。结果表明, 对于钢桥面浇注式沥青混凝土铺装体系的轴载换算指数为4.35, 对于钢桥面改性沥青SMA铺装体系的轴载换算指数为5.30, 对于钢桥面环氧沥青混凝土铺装体系的轴载换算指数为6.25, 在钢桥面铺装设计与验算中, 经换算其结果较为精确、可行。     

锤击处理延长焊接接头疲劳寿命的研究

试验研究了１６Ｍｎｑ钢焊接接头试件在不同缺口长度下,经锤击处理前后,缺口处疲劳裂纹的萌生寿命及扩展寿命的变化,分析测试了焊接接头在锤击处理后的残余应力分布。结果表明,经锤击处理后的焊接接头缺口处的疲劳裂纹萌生寿命和扩展寿命大为提高,这主要是由于锤击引入残余压应力的缘故。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学分析

以开口加劲肋正交异性钢桥面铺装体系作为研究对象,建立了包括桥面板和铺装的整体三维有限元分析模型,研究了荷载作用下铺装层的力学特性.分析表明,横向拉应力是开口加劲肋正交异性钢桥面铺装设计的一个重要控制指标;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应.     

基于损伤理论的某钢筋混凝土梁疲劳寿命预测

通过对钢筋混凝土梁的连续超声波检测,结合温度对超声波在混凝土中传播速度影响的实验研究,修正了现场连续观测时的温度效应,选取与超声波波速有关的外部损伤变量,并根据Min-er线性积累损伤准则,建立了其损伤演化方程.通过研究混凝土受损前后的强度和超声波传播速度,选取与强度有关的内部损伤变量,建立了内、外损伤变量之间的关系.应用有限元方法分析了梁中钢筋与混凝土的应力状态,并应用实用可靠度方法建立了梁疲劳破坏的极限状态方程.应用极限状态方程、内外损伤变量关系和梁的损伤演化方程分析了钢筋混凝土梁的剩余寿命.     

基于频域法的结构疲劳寿命预测方法研究

以Didik方法的雨流循环计数应力范围概率密度函数为依据,考虑长寿命区的S-N曲线,利用不完全Γ函数建立了一种宽带随机载荷谱下结构疲劳寿命计算的解析解法,为用频域法计算结构在宽带随机载荷谱下疲劳寿命提供了一种快捷方法。