循环荷载下四筒导管架基础抗弯承载特性试验研究

海上风电基础在25 a服役期内会面临千万次的周期性荷载,为了研究循环荷载对四筒导管架基础抗弯极限承载力的影响,在砂土地基中开展了物理模型试验,介绍了四筒吸力式导管架筒型基础,并对砂土地基进行制备测试,系统分析了循环荷载幅值比、3种不同的变幅加载方式对循环后单向极限承载力的影响,并对循环累积转角进行分析。同时将抗弯承载力与上述变量变化的关系进行了函数拟合。结果表明:循环荷载幅值比和抗弯承载力近似呈正比增长,筒周塑性变形区域的增大会导致循环累积转角呈现非线性增加。无论是增序还是减序方式的加载变幅值循环加载试验,对于超过8万次的长期循环作用来说,海上风力机的抗弯极限承载力的变化并不明显。

预应力混凝土梁变幅疲劳性能试验研究

对后张法预应力混凝土梁进行多级疲劳荷载循环试验,分析预应力混凝土梁在疲劳荷载下的裂缝开展情况及梁体刚度退化情况,推导预应力混凝土梁疲劳刚度退化方程,编制疲劳挠度计算程序。结果表明:未达开裂荷载水平时,预应力混凝土梁在疲劳循环荷载下亦出现裂缝,且裂缝出现时间与应力水平有关;梁体刚度在疲劳荷载循环的前15万次中降低幅度较大,之后呈稳定降低趋势;疲劳试验梁静载挠度在静载破坏试验开裂前较静载梁大;但随荷载增大,静载梁裂缝发展较完全;后两者挠度较接近,疲劳梁破坏时挠度较静载梁大20%;基于刚度退化方程的疲劳挠度计算程序结果与实验值吻合较好,可用于计算、预测疲劳挠度。

SUJ2轴承钢超声疲劳GBF内裂纹扩展规律

利用超声疲劳低-高应力两步变幅加载技术研究了JIS SUJ2高强轴承钢疲劳断口上GBF(granular bright facet)内裂纹萌生与扩展规律。结果表明,随外加应力幅增加GBF尺寸减小,固定应力幅下的GBF尺寸为恒定值,与夹杂物尺寸无关;且在固定应力幅下,N f∝A槡inc-8,疲劳寿命N f随着夹杂物尺寸的增加而降低。研究表明,GBF形成于疲劳初期(在105周次左右,相应于小于1%的总寿命),随循环周次的增加,GBF尺寸基本不增加,直至接近最终疲劳寿命时(超过90%总寿命)GBF裂纹快速扩展直到最终尺寸。

变幅载荷下疲劳裂纹扩展规律试验研究综述

文章对最近10年来有关变幅载荷下材料疲劳裂纹扩展和失效规律的实验研究方面的最新成果进行了归纳总结。综述内容包括:过载、低载在疲劳裂纹扩展中的作用;过载-低载组合作用时裂纹扩展的情况;基线载荷的影响;块载大小、长度对疲劳裂纹扩展的影响;试件影响;低于应力强度因子门槛值的小应力在变载疲劳裂纹扩展中的表现等六个方面。通过这一综述,进一步验证了部分结论的正确性,同时也发现了部分结论的不完善性。文中也提出了变幅载荷下疲劳裂纹扩展模型的初步设想。

基于汽车起重机变幅系统平衡阀的动态性能分析及试验

针对汽车起重机克服反向负载时,升降油缸易出现爬行、低频抖动等现象,研究了一种汽车起重机变幅系统的平衡阀结构,建立了平衡阀的数学模型,通过AMEsim软件进行了仿真分析,分析了平衡阀控制特性、负载-流量特性、控制腔压力阶跃上升/下降响应和抑制负载波动响应。做了平衡阀台架试验,试验数据与仿真数据相比得到,数值误差较小,平衡阀开闭特性、过补偿能力和微动特性较好,平衡阀抗干扰能力、对负载波动抑制能力有待进一步改善。

变幅疲劳试验原理分析

介绍了变幅疲劳试验的加载时间历程、循环计数法和试验要求。变幅疲劳试验中用于试验加载的载荷幅值以随机载荷谱形式变化,其目的是为了模拟实际零部件或结构件所承受的随机载荷,其中用于试验加载的载荷谱通常通过直接测量在役零部件或结构件的载荷或加载时间历程获得,进而使用相关的循环计数法进行数据处理生成加载控制信号用于试验加载。

梯级变幅交变荷载下伤损RC梁静动力性能全过程演化

以客货共线铁路旧桥为背景,采用MTS双作动器同步加载,研究伤损RC梁在梯级变幅交变荷载下的静动力性能全过程演化。结果表明:裂缝、残余变形集中在各级应力水平提升之初扩展或累积;加载全过程,随疲劳次数、应力水平的增加,纵筋、混凝土的应变分别呈先增后降再增加、单调增加的演化特点;梁体抗弯刚度存在明显伤损退化(整体呈三阶段特征),竖向、横向各阶自振频率均存在不同程度降低、1阶阻尼比均呈增大趋势;纵筋应变、混凝土应变、梁体变形均存在动力放大效应,跨中对应的动力放大系数平均值分别是1.188、1.108、1.023。本研究可为RC铁路旧桥科学管养提供参考,能为建立基于自振频率的筋材疲劳断裂评估方法提供潜在路径。

两级交变载荷下船体结构典型节点疲劳试验研究

江海直达船属于浅吃水大型宽船,往复航经江段和海段,其疲劳问题不容忽视。将江段和海段载荷简化为小和大2级交变载荷,选取较为典型的船底纵骨贯穿横舱壁节点,通过对比试验探讨2级交变载荷对该船疲劳寿命的影响。试验结果表明,在试验工况下,变幅载荷中的大载荷是导致裂纹扩展的主要因素,小载荷的参与会降低大载荷作用下裂纹扩展的速率。采用等效应力法对变幅载荷下节点的疲劳寿命进行评估,发现采用Miner准则所得结果偏保守,采用均方根法所得结果偏危险,采用修正的Miner准则所得结果精度较高,推荐采用该方法评估2级交变载荷下船体结构典型节点的疲劳寿命。

不同历程两级交变载荷下CT试件疲劳裂纹扩展试验研究

由于江海直达运输航线的多样性,江海直达船在江段和海段间航行的载荷历程有所不同,在江海直达船结构疲劳强度评估中应考虑不同载荷历程比对船体结构疲劳性能的影响。本文在考虑江海直达船载荷特征的基础上,设计了基于标准紧凑拉伸CT试样的裂纹扩展试验,探究了不同载荷历程比对裂纹扩展的影响。开展了恒幅载荷和历程比分别为1:1、1:2、1:3和1:4的变幅载荷下CT试样的裂纹扩展试验研究。采用理论分析、试验研究和数值计算相结合的方法,揭示了小幅值载荷对疲劳裂纹扩展的影响规律,并提出了修正模型。该研究可为江海直达船疲劳评估和船舶结构裂纹扩展研究提供理论基础和数据支撑。

基于线路测试结果的转向架构架牵引电机振动试验载荷谱研究

忽略对结构疲劳损伤贡献较小的高频信号和小幅循环的影响,对牵引电机振动载荷进行雨流计数处理,获得三维载荷谱。基于应力均值大于0的Haigh疲劳曲线,构建平均载荷修正方法,将三维载荷谱转换为二维载荷谱。将测试载荷谱扩展至全寿命运行里程,以载荷谱特征参数一致为准则,推断全寿命运行里程下的最大载荷幅值,确定全寿命载荷谱。参考FKM提供的方法,计算变幅循环系数,确定了对应变幅循环的等效恒幅载荷计算方法,构建构架牵引电机振动载荷疲劳试验的恒幅载荷谱。建立有限元分析模型,分别以全寿命里程下的变幅循环和构建的等效恒幅循环载荷谱作为输入,计算了构架电机安装座与横梁上盖板间焊接接头的疲劳强度。计算结果表明,变幅循环和等效恒幅循环载荷谱作用下的结构疲劳强度薄弱区域一致,节点材料利用率最大值分别为0.2770和0.3265。构建的等效恒幅循环载荷谱偏于保守,能够有效指导构架疲劳强度试验。

钢筋混凝土梁变幅滞回耗能能力衰变规律试验研究

在基于能量的结构性能设计方法中,需要根据耗能需求对构件进行能力设计,而了解位移历程和配筋状况对构件滞回耗能能力的影响规律是实现这一步骤的基础。通过对22根钢筋混凝土梁试件分别采用稳态变幅加载和任意变幅加载,分析位移历程、配箍率和配筋率的变化对钢筋混凝土梁滞回衰变规律的影响。研究表明,常幅滞回条件下,增加配箍率能够延缓钢筋混凝土梁滞回耗能能力的衰变过程,其延缓效果随滞回幅值的增大而降低;配筋率的变化对构件耗能能力的衰变过程未见规律性的影响;相对于配箍率与配筋率,滞回位移幅值的影响更为明显且更具规律性,滞回位移幅值越小,构件衰变至稳定的过程会更快,而衰变稳定后的残余耗能能力将更高。变幅滞回条件下,钢筋混凝土梁在某个半滞回的耗能能力决定于历史最大位移和已累积耗散的滞回能量,即钢筋混凝土梁的滞回耗能能力受最大历史位移和累积耗能的双控。基于这一双控规律,通过量化箍筋与滞回位移幅值对构件滞回耗能能力衰变的影响,提出了钢筋混凝土梁变幅滞回耗能能力的估计方法。

钢筋混凝土梁的变幅滞回性能及其损伤评价

基于22根具有不同配筋率和配箍率的钢筋混凝土梁试件的变幅加载试验,研究钢筋混凝土梁的变幅滞回性能、承载力和加载刚度的衰变规律及其损伤评估方法,提出变幅滞回荷载作用下钢筋混凝土梁的损伤量化指标,分析了峰值位移、累积滞回耗能和加载历程对RC梁损伤的影响。研究表明:对于变幅滞回荷载作用下钢筋混凝土梁,耗能能力衰减指数、承载力衰减指数和加载刚度衰减指数的发展不完全同步,但三者都与历史峰值位移、累积滞回耗能有关;耗能能力衰减指数与承载力衰减指数呈波动型非单调增长,而加载刚度衰减指数呈单调增长趋势,因此加载刚度衰减指数更适合用来作为变幅滞回钢筋混凝土梁的损伤评价指标;当RC梁的延性系数较小时(珔μk,max<3),其损伤与延性系数保持正相关关系,累积滞回耗能数量和峰值位移出现时点对这一关系影响甚微,而配箍率的增加能够明显降低RC梁的损伤。因此,控制延性系数并提高配箍率是控制RC梁地震损伤的一个稳定而有效的途径。