GENERALIZED FATIGUE CONSTANT LIFE CURVE AND TWO-DIMENSIONAL PROBABILITY DISTRIBUTION OF FATIGUE LIMIT

According to the traditional fatigue constant life curve, the concept and the universal expression of the generalized fatigue constant life curve were proposed. Then, on the basis of the optimization method of the correlation coefficient, the parameter estimation formulas were induced and the generalized fatigue constant life curve with the reliability level p was given. From P-S-a-S-m curve, the two-dimensional probability distribution of the fatigue limit was derived. After then, three se, of tests of LY11 CZ corresponding to the different average stress were carried out in terms of the two-dimensional up-down method. Finally, the methods are used to analyze the test results, and it is found that the analyzed results with the high precision may be obtained.

拉挤工艺单向玻纤复合材料的疲劳衰减特性

拉挤工艺制备的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)由于其良好的电气、力学性能被广泛运用于特高压输电工程,其中动态载荷作用下的性质研究是其应用的基础。文中通过开展沿纤维方向的静载实验和疲劳实验,建立了基于S-N曲线和分段线性等寿命图的疲劳寿命预测方法;根据不同应力比下刚度退化规律,提出了基于改进三角函数形式的损伤累积模型,准确描述了拉-拉和拉-压疲劳载荷下的材料非线性刚度退化规律;建立了剩余刚度-剩余强度关联模型,实现了疲劳载荷下强度性能衰减的准确预测。结果表明,GFRP在拉-拉和拉-压疲劳下具有显著不同的刚度退化规律,文中所提出的模型可准确预测两种条件下的剩余强度;而压-压疲劳载荷下,刚度退化曲线存在两种显著不同的模式;同时,剩余强度结果表明,前70%疲劳寿命内材料强度可能并不会发生明显退化。文中建立的针对拉挤GFRP在不同疲劳加载下剩余强度与剩余刚度的预测模型,为GFRP耐久性设计提供了指导。

不同胶结剂和骨料类型混凝土受压疲劳性能试验及寿命预测模型

为研究不同胶结剂和骨料类型对混凝土受压疲劳性能的影响,采用3种胶凝材料:普通硅酸盐水泥(ordinary portland cement,OPC);由30%OPC,20%粉煤灰(fly ash,FA)和50%磨细矿渣(ground granulated blast-furnace slag,GGBS)组成的高掺量辅助胶凝材料(supplementary cementitious material,SCM);由50%FA和50%GGBS组成,并掺入Na_(2)SiO_(3)和Ca(OH)_(2)的碱激发剂胶凝材料(alkali-activator,AA),试验制作了天然骨料混凝土(normal-weight concrete,NWC)和轻质骨料混凝土(light-weight concrete,LWC),开展恒应力循环压缩试验。最大应力水平设置3个等级,分别为混凝土静态单轴抗压强度的75%,80%和90%,而最小应力水平固定为静态抗压强度的10%。基于对试验结果的回归分析,建立了疲劳寿命和疲劳应力-应变曲线模型。结果表明,LWC的疲劳寿命略低于NWC,LWC的疲劳应变高于NWC,且与OPC混凝土相比,对于SCM或AA混凝土以上规律更加凸显。本文提出的不同胶结剂和骨料类型混凝土的改进疲劳应力-应变模型,具有计算精度高、计算过程简单、不需要繁琐迭代计算的优势。研究成果可为预测轻骨料混凝土疲劳应力-应变曲线及疲劳寿命提供一套新的方法。

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土单轴受压疲劳寿命研究

考虑钢纤维体积掺量及长径比、聚丙烯纤维体积掺量及长径比、应力水平5个因素,设计制作36组混凝土试件,通过单轴等幅疲劳受压试验研究钢聚丙烯混杂纤维混凝土(HFRC)的疲劳寿命。基于疲劳试验数据,分析HFRC疲劳受压全过程,探讨纤维特征参数对混凝土试件疲劳寿命的影响规律,建立考虑纤维特征参数的P-S-N疲劳方程。研究结果表明,HFRC在疲劳荷载作用下的破坏形态为剪切破坏,呈现出延性特征;HFRC疲劳变形发展可分为三个阶段:快速增长阶段、稳定发展阶段、疲劳破坏阶段;混杂纤维在提高混凝土疲劳寿命方面优于钢纤维或聚丙烯纤维,体现出正混杂效应;文章提出的疲劳方程与文献中试验结果吻合较好,能够真实地预测HFRC的疲劳寿命。研究成果可为今后混杂纤维混凝土结构抗疲劳设计提供参考。

锈蚀RC梁持荷作用后的疲劳寿命预测模型

为探究锈蚀混凝土梁在持荷损伤后的疲劳寿命规律,文中通过引入锈蚀作用修正系数,建立损伤混凝土梁的疲劳寿命预测模型;根据线弹性断裂力学基本理论,考虑钢筋等效初始缺陷尺寸,建立基于EIFS的疲劳寿命预测模型。并根据S-N曲线方程分析损伤混凝土梁剩余疲劳寿命随着钢筋临界锈蚀率的变化规律,研究表明当钢筋锈蚀率超过7.5%时,损伤混凝土梁的疲劳寿命不足50%。疲劳寿命预测模型与结果可为混凝土结构疲劳性能分析提供参考。

细节疲劳额定值法的拓展应用研究

针对具体工程结构的疲劳特性,结合不同应力疲劳曲线模型(S-N曲线的幂函数模型、Weibull模型、双折线模型)和等寿命曲线模型(Goodman模型和Gerber模型),分别建立细节疲劳强度额定值(DFR)表达式,对传统的基于幂函数型S-N曲线和Goodman型等寿命曲线建立的DFR法进行拓展,并通过算例分析其对结构疲劳寿命评估结果的影响。结果表明:与传统的DFR法相比,拓展后的DFR法提高了对结构不同疲劳安全性设计要求的适用性,实现了其在结构低周和超高周疲劳分析中的应用。

广义疲劳等寿命曲线与二维疲劳极限概率分布

基于传统等寿命曲线 ,提出了广义疲劳等寿命Sa_Sm 曲线概念 ,并找出该曲线的普遍表达式 ;根据相关系数优化法建立了该表达式的参数估计公式 ,并给出了具有可靠度p的广义疲劳等寿命P_Sa_Sm 曲线公式 ;以广义P_Sa_Sm 曲线为基础 ,导出了二维疲劳极限概率分布 ;进行了 3组不同应力均值下的LY11CZ铝合金材料的二维配对升降法试验 ,试验结果验证了广义疲劳等寿命Sa_Sm

铝合金缺口试样非对称循环疲劳极限的估算

提出了铝合金缺口试样非对称循环疲劳极限的估算公式，铝合金缺口试样等寿命曲线方程，以及用等寿命曲线方程绘制铝合金缺口试样非对称循环的Ｓ—Ｎ 曲线和等寿命图的新方法。只要测得材料在对称循环（ｒ＝ － １）下的Ｓ—Ｎ 曲线，就可以用等寿命曲线方程绘制材料非对称循环的Ｓ—Ｎ 曲线和等寿命图，为疲劳强度估算和寿命估算提供依据。用等寿命曲线方程绘制等寿命图与传统方法相比可减少６０％ ～７０％ 的疲劳试验量。

改进的疲劳裂纹扩展率模型及其参数估算方法(英文)

疲劳裂纹扩展率曲线是任何基于裂纹扩展理论的疲劳寿命预报方法的基本疲劳特性。论文作者们提出了一种改进的疲劳裂纹扩展率模型,它可以解释金属疲劳试验中观察到的各种现象。为了便于工程应用,文中也给出了如何利用除裂纹扩展试验以外的其它试验结果来估算该模型参数的方法。文中还对恒幅载荷下该模型及其参数估算方法对HTS-A钢的适用性进行了分析,分析结果将为利用该模型预报由HTS-A型钢制成的海洋结构物的疲劳寿命提供基础。

钛合金光滑试样非对称循环疲劳极限的估算

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、R—S—N曲线方程和等寿命曲线方程 ,得出钛合金光滑试样的疲劳极限估算公式、R—S—N曲线方程和等寿命曲线方程及用其方程绘制的R—S—N曲线和等寿命图。

结构钢光滑试样的R—S—N曲线和等寿命图

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、R—S—N曲线方程和等寿命曲线方程 ,给出结构钢光滑试样的疲劳极限估算公式、R—S—N曲线方程和等寿命曲线方程及用其方程绘制的R—S—N曲线与等寿命图。

结构钢缺口试样的R—S—N曲线和等寿命图

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、R—S—N曲线方程和等寿命曲线方程 ,给出结构钢缺口试样的疲劳极限估算公式。

屈曲约束支撑等幅疲劳性能研究

屈曲约束支撑(BRBs)是一种有效的抗震耗能构件,具有拉压性能相当,滞回曲线饱满稳定,耗能性能优异等优点。本文通过对国产BRB进行疲劳试验分析,从等幅疲劳角度评估了其低周疲劳性能。等幅荷载作用下,BRB构件的疲劳寿命与应变幅满足Manson-Coffin公式,累积塑性变形(CPD)与应变幅也满足类似规律。最后,根据国产BRB的性能,引入结构可靠度理论,得到了具有不同保证率的容许疲劳寿命曲线与容许CPD曲线,为屈曲约束支撑的损伤评估提供了方法与思路。

改进的统一疲劳裂纹扩展速率预报模型对合金在常幅载荷下普遍适用性的研究(英文)

精确预报金属结构的疲劳对确保结构安全及指导结构设计与维修具有重要的意义。作者们基于McEvily模型提出了一个改进的统一疲劳裂纹扩展速率模型,其将疲劳裂纹扩展的三个扩展区域统一起来,并能解释更多的疲劳试验现象。文中对该模型进行了详细阐述,同时对模型参数的工程预报方法进行了讨论。为了进一步检验本模型的可靠性,还对不同载荷比下各种材料疲劳裂纹扩展率的预报结果与实验结果进行了对比,对比结果证明了该模型的准确性及其在常幅载荷下对不同材料的普遍适用性。

结构钢光试样的等寿命图

提出结构钢光试样等寿命曲线方程，并提出用等寿命曲线方程绘制结构钢光试样等寿命图的新方法．只要测得材料在对称循环（r＝－1）下的S-N曲线，就可以用等寿命曲线方程绘制材料的等寿命图．用等寿命曲线方程绘制等寿命图与传统的方法相比，可减少60％～70％的疲劳试验．

铝合金光试样的R—S—N曲线和等寿命图

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式 ,提出金属材料非对称循环的R—S—N(R为应力比 ,S为最大应力 ,N为疲劳寿命 )曲线方程和等寿命曲线方程的普遍表达式 ,进而给出铝合金光试样的R—S—N曲线方程和等寿命曲线方程及用方程绘制铝合金光试样的R—S—N曲线和等寿命图的新方法。只要测得材料在对称循环 (R =- 1)下的S—N曲线 ,就可以用R—S—N曲线方程和等寿命曲线方程绘制材料的R—S—N曲线和等寿命图 ,为疲劳强度估算和寿命估算提供依据。用等寿命曲线方程绘制等寿命图与传统方法相比可减少 60 %～ 70 %的疲劳试验量。

钛合金缺口试样非对称循环疲劳极限的估算

基于金属材料非对称循环疲劳极限的估算公式、R—S—N曲线方程和等寿命曲线方程 ,给出钛合金缺口试样的疲劳极限估算公式。

玄武岩纤维机场道面混凝土弯曲疲劳性能试验研究

通过弯曲疲劳试验,对比分析研究了玄武岩纤维道面混凝土和普通道面混凝土的弯曲疲劳性能,并得出疲劳方程。试验结果表明:掺入玄武岩纤维后能明显提高普通道面混凝土的抗弯曲疲劳性能,玄武岩纤维道面混凝土的疲劳寿命是普通道面混凝土的2.15～5.95倍,且疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。本文的试验研究结果为玄武岩纤维在机场道面混凝土中的实际应用提供了依据。

航空有机玻璃的疲劳寿命

主要从疲劳S-N曲线、等寿命图两个方面研究了航空有机玻璃的疲劳寿命。研究结果表明:由Goodman模型拟合的有机玻璃疲劳等寿命图不但本身具有很高的相关性系数,同时能很好地预测某一寿命下材料的安全系数,是拟合航空有机玻璃等寿命图的优选模型。Goodman模型等寿命图使试验人员很清楚地找到每一个点对应的σ_(max),σ_(min),σ_a,σ_m,R,N值,节省了试验的时间和成本;由已知的许用安全系数,可以计算出任一工作点的安全系数和安全区,为结构的设计提供依据。

钛青铜的疲劳性能研究

利用纯弯曲疲劳试验机测试钛青铜及CuCo2BeZr合金的疲劳寿命,通过数据处理得到钛青铜和CuCo2BeZr合金的S-N曲线公式;同时进行疲劳寿命对比分析。结果表明:钛青铜与CuCo2BeZr合金的疲劳寿命没有显著差异,钛青铜可以作为CuCo2BeZr合金替代材料应用于工程实践。