沥青混合料剪切疲劳寿命数值模拟

现有沥青混合料疲劳性能研究,主要集中在混合料弯拉疲劳性能方面,有关混合料剪切疲劳性能的研究并不多,通过数值模拟来研究混合料剪切疲劳性能则更少。基于图像技术和内嵌损伤模型三维离散元法,以重复单轴贯入试验为载体,建立沥青混合料剪切疲劳试验微观力学模型,模拟不同工况,即不同温度和油石比条件下,沥青混合料剪切疲劳寿命,并通过已有的试验加以验证。研究结果表明,基于内嵌损伤模型三维离散元法可以较好地预估沥青混合料剪切疲劳寿命,温度和油石比对沥青混合料剪切疲劳寿命影响很大。同一沥青混合料,其剪切疲劳寿命随温度升高而降低;相同集料级配和温度,最佳用油量条件下沥青混合料剪切疲劳寿命最大。研究可为抗剪切疲劳沥青混合料设计提供借鉴与参考。

聚氨酯钢桥面铺装防水粘结层剪切疲劳性能研究

聚氨酯混合料桥面铺装材料具有优异的综合路用性能,有望解决传统沥青类钢桥面铺装材料在钢桥严苛使用环境下耐久性差、使用寿命短等问题,但目前对与之相匹配的防水粘结层材料的研究还很少。因此,针对2种防水粘结层材料(聚氨酯、环氧树脂)进行剪切疲劳试验,以分析温度和应力对防水粘结层剪切疲劳寿命的影响。研究结果表明:在-10~70℃的温度区间内,2种防水粘结层的剪切疲劳寿命均呈现缓慢—快速—缓慢下降的趋势。在相同应力比和温度下,聚氨酯防水粘结层的剪切疲劳寿命是环氧树脂防水粘结层的1.02~1.40倍,表明聚氨酯防水粘结层抗剪切破坏能力更强,更适宜作为聚氨酯钢桥面铺装结构的防水粘结层。在不同温度下,2种防水粘结层的剪切疲劳寿命均随着应力比的增加而下降,且中温区(10~25℃)和高温区(50~70℃)剪切疲劳寿命对应力作用的敏感性要显著高于低温区(-10~0℃)。

基于灰熵理论的沥青混合料层间抗剪切疲劳影响因素探讨

为探明沥青路面层间抗剪切疲劳寿命与影响因素之间的关联程度,通过自行设计组装直剪疲劳试验装置,借助UTM-100沥青路面万能试验材料机,在考虑不同复合结构类型、不同粘层油种类、不同加载频率、不同应力水平和温度作用下,开展不同复合层沥青混合料的层间抗剪切疲劳试验;基于灰熵理论模型探寻各影响因素与疲劳剪切寿命之间的关联程度.结果表明:SBS改性沥青粘结材料的抗剪切疲劳性能明显优于改性乳化沥青粘结材料,改性乳化沥青粘结材料又优于基质沥青粘结材料;应力水平从0.3提高到0.4时,沥青混合料的层间剪切疲劳破坏寿命均大约减少60%~65%;温度从20℃升到30℃时,沥青混合料层间剪切疲劳破坏寿命均大约减少45%~65%;沥青混合料层间抗剪切疲劳性能与其影响因素的关系程度为:加载频率>应力水平>温度>粘层油种类.

富橡胶沥青稳定碎石的抗双面剪切疲劳性能研究

为研究富橡胶沥青稳定碎石混合料的抗剪切疲劳性能,对成型梁式试件进行了不同应力比加载条件下的双面剪切疲劳试验,并对其疲劳寿命进行统计分析,建立不同失效概率下的剪切疲劳方程。结果表明:应力比对富橡胶沥青稳定碎石的疲劳寿命具有显著影响,其剪切疲劳寿命服从双参数威布尔分布;本文建立了失效概率型(P-S-N)剪切疲劳方程和剪切疲劳损伤累积模型。

刚柔复合式路面层间界面剪切疲劳试验研究

针对刚柔复合式路面结构的特点和现有研究存在的不足,研发一种适用于刚柔复合式路面层间剪切疲劳测试的装置,并介绍该试验装置的科学性和优势。利用该装置确定刚柔复合式路面层间喷洒式结构沥青的最佳用量为1.4kg/m2,进行层间界面剪切疲劳试验,提出刚柔复合式路面的层间抗剪强度结构系数。运用有限元法,计算和分析刚柔复合式路面层间剪应力与沥青层厚度的关系,提出基于层间剪切疲劳的沥青层厚度设计方法。研究结果可为合理设计刚柔复合式路面的结构层厚度提供参考。

土与PHC管桩界面剪切疲劳退化试验研究

桩–土界面的剪切疲劳退化效应显著影响基桩的承载力性状。采用现场足尺试验和恒刚度循环剪切试验,对土与PHC管桩界面的剪切疲劳退化问题展开研究。研究发现,土与PHC管桩界面的剪切疲劳退化幅度与界面剪切循环数密切相关,两者呈幂函数关系,退化系数为0.45。桩–土界面的剪切行为可通过恒刚度剪切试验来简化模拟分析。黏质粉土与混凝土试块界面的剪应力随剪切循环数大致呈幂函数型衰退,约20个循环后基本保持稳定,退化系数为0.41,与现场试验的结果较为接近。

汽轮机联轴器螺栓剪切疲劳试验研究

在常温空气介质下 ,利用薄壁圆筒试样进行剪切疲劳试验 ,得到具有 95 %置信度、5 %误差限的联轴器螺栓材料 40CrNiMoA钢的剪切循环应力—应变特性参数和应变疲劳寿命特性参数 ,给出该材料在常温下的单调和循环剪切应力应变特性曲线以及不同可靠度下的剪切疲劳寿命曲线。试验表明 ,该材料在循环扭转载荷下表现出循环软化特性 ,并且比用vonMises准则所预测的循环软化程度要大些。对不同应变下的循环稳定应力变化规律进行比较可得 。

抗裂型沥青稳定碎石的双面剪切疲劳性能研究

为提高沥青稳定碎石的抗裂性能,优化设计了粗集料间断半开级配的沥青稳定碎石(ATB-25),并对其进行了应力比分别为0.1,0.2,0.3,0.4和0.5的双面剪切疲劳试验.结果表明:应力比对ATB-25梁式试件疲劳寿命具有显著影响;各应力比下其疲劳寿命均服从双参数Weibull分布.同时建立了不同失效概率下的概率型(p-S-N型)剪切疲劳方程.

两种中温固化胶粘剂的剪切疲劳和蠕变性能研究

研究了SY 2 4B胶膜和SY H2糊状胶粘剂的剪切疲劳和蠕变性能。SY 2 4B胶膜和SY H2糊状胶粘剂同为中温固化的结构胶粘剂 ,SY 2 4B胶膜采用橡胶增韧 ,SY H2糊状胶粘剂采用热塑性树脂增韧。SY 2 4B胶膜虽然具有优异的韧性 ,但SY H2糊状胶粘剂的剪切疲劳和蠕变性能优于SY 2 4B胶膜 ,这与增韧剂种类与胶层厚度有一定关系。温度。

超轻X型点阵芯体金属夹层板的剪切疲劳机制

通过试验测量了超轻X型结构芯体与金字塔点阵芯体不锈钢夹层板的剪切性能和剪切疲劳性能,并对二者的标准化疲劳极限Δτe/τp值进行了比较分析.结果表明:X型结构夹层板的Δτe/τp值不仅与钎焊结点的平台化相关,而且也与其剪切应变幅度相关.理论分析认为,在低剪切应变幅度和高载荷率的情况下,金属网在剪切和扩展工艺过程中形成的裂纹等加工缺陷是导致夹层板剪切疲劳极限降低的主要因素.

螺栓连接件剪切疲劳寿命分散性试验研究

针对螺栓连接件疲劳寿命分散性问题 ,对某型飞机机翼主梁上的一种典型螺栓和连接孔进行测量 ,获得栓孔的配合间隙分布数据。并采用考虑间隙影响的 P-δ曲线 ,对螺栓连接件进行寿命估算和验证试验 ,得出相当吻合的结论。为飞机结构关键部位的螺栓连接件设计 。

正交异性桥面板横隔板圆弧过渡处剪切疲劳强度实验研究

为了研究正交异性桥面板横隔板圆弧过渡处的疲劳特性,本文以九江长江大桥实际结构为例制作了横隔板与U型肋局部构造细节疲劳试验试样,实验结果发现13个试样中有8个试样疲劳裂纹发生在横隔板与U型肋焊缝处,而有5个试样疲劳裂纹发生在横隔板母材圆弧过渡处,说明横隔板圆弧过渡处为疲劳破坏的危险部位之一.有限元分析与应力测试表明,该处为压应力状态区域,而剪切应力较大,其疲劳失效形式为剪切疲劳破坏,通过将实验数据与欧洲规范Eurocode3进行比较,该部位满足容许剪切应力幅值为100 MPa的Δτ-N曲线方程.该研究结果可为正交异性桥面构造细节强度设计和寿命评估提供参考.

基于CT图像的沥青混合料剪切疲劳破坏

利用工业CT得到沥青混合料疲劳剪切破坏前后的微观图像,再运用数字图像处理技术分析破坏前后不同试件内部各层面孔隙率、CT数的变化,得到损伤变量的变化规律,并进行了损伤分形演化分析。研究结果表明,试件剪切破坏多发生在其初始空隙分布较密集处,空隙率越大处破坏越严重,CT数的变化与空隙率变化规律相对应;损伤越严重,测算出的损伤变量也越大,损伤变量呈"中间大、两头小"的趋势;沥青混合料剪切疲劳破坏前后过程是分形的。

粘层材料剪切疲劳特性及层间设计方法研究

沥青路面的性能及使用年限很大程度上取决于其结构层间粘结状态的好坏。在进行沥青路面设计时,路表弯沉及沥青面层层底拉应力通常被视为重要的设计指标,而沥青路面层间剪切疲劳破坏却被忽视,为沥青路面病害的产生埋下隐患。通过系统的沥青路面层间剪切疲劳试验建立了沥青路面层间剪切疲劳方程及疲劳寿命预估模型,并根据沥青路面的实际工作状态,对该模型进行了修正。提出了基于剪切疲劳破坏的沥青路面层间设计方法,结合工程实例,对沥青路面剪切疲劳破坏进行了验算及寿命预估。结果表明:在以传统的路表弯沉及沥青面层层底拉应力为设计指标时,其层间接触不能满足路面剪切疲劳的要求,因此,建议在沥青路面设计中增加沥青层间剪切疲劳设计指标。

沥青混合料剪切疲劳试验研究

沥青路面的病害与沥青混合料的剪切性能有关。采用剪切试验机SST中的恒高度频率扫描试验(FSCH)与恒高度重复剪切试验(RSCH)对AC-13、Sup-13和SMA-13三种混合料进行了剪切疲劳试验研究,得到了复数剪切模量G*与相位角δ随温度、频率的变化规律,粘弹性参数G*/sinδ可以用来评价沥青的抗剪切流变性能。并通过SPT动态模量试验对两种试验的相关指标进行了对比验证。

变温下沥青混合料的剪切疲劳变形叠加模型

研究了变温下沥青混合料的剪切疲劳变形,结果表明,沥青混合料不只在升温阶段产生剪切疲劳变形增量,在降温阶段也会产生剪切疲劳变形增量;随温度的变化,沥青混合料剪切疲劳变形呈跳跃性增长,这与实际路面车辙增长趋势相似.通过典型温度变形叠加方法的比选,在时间硬化叠加方法的基础上,建立了变温下沥青混合料剪切疲劳变形的叠加模型.由于该模型考虑了疲劳变形的非线性以及温度的作用顺序,因此较好地拟合了变温下沥青混合料的剪切疲劳变形.

风力机叶片尾缘几何与结构构型对尾缘胶接剪切疲劳性能的影响研究

叶片尾缘的几何形状不规则、生产局限性和复杂的运行环境使叶片尾缘的粘接对缺陷更加敏感。叶片作为风电机组的主要零部件,很多叶片由于尾缘粘接开裂导致叶片损伤。文章以风力机叶片尾缘粘接为研究对象,针对3种典型的几何外形,评估两种粘接线处理方式对尾缘胶接剪切疲劳性能的影响。首先,通过标准试验件测试得到结构胶的剪切疲劳性能S-N曲线;然后,利用叶片的结构模型得到胶层各个位置处的应力转换矩阵,再将动态疲劳载荷转换为应力时间序列;最后,采用雨流计数法和等寿命曲线得到胶的疲劳损伤。研究结果显示:在粘接线起点处将倒角处理成钝角可以降低局部范围的疲劳损伤;另外,在叶片合模后采用外包边对粘接进行加固补强,在一定范围内也能明显提高胶接的疲劳性能。

不同试验条件下桥面沥青铺装层剪切疲劳试验研究

通过斜剪试验装置对道路4种常用层间粘层结合材料进行剪切强度试验,结果表明相对于乳化沥青、改性乳化沥青及基质沥青,SBS改性沥青具有更好的层间粘附性能,宜优先选用SBS改性沥青作为层间粘结材料;为进一步探究桥面沥青铺装层间剪切疲劳性能,分别对不同温度、不同加载频率及不同应力大小下的复合试件进行疲劳测试,结果表明AC-13C和水泥砼复合试件的疲劳寿命与温度、应力大小成反比,与加载频率成正比。

多尺度算法预测沥青混合料剪切疲劳剩余强度

为研究沥青混合料的剪切疲劳剩余强度,基于沥青混合料细观结构和多尺度算法建立二维剪切试验数值模型。根据多尺度算法及有限元数值模拟,逐级预测沥青混合料的疲劳剩余强度,并与剪切疲劳剩余强度的试验结果进行了对比。研究结果表明:沥青混合料细观力学尺度模型能够反映基体及集料对沥青混合料疲劳损伤的影响;多尺度算法逐级预测沥青混合料剪切疲劳剩余强度,避免了在建模过程出现集料缺失的情况;沥青混合料剪切试验获得的剪切疲劳强度与多层迭代算法预测值之间的误差较为稳定,能满足工程要求。

复杂荷载下沥青混合料剪切疲劳性能

采用室内实验模拟不同荷载谱作用下沥青混合料的抗剪切疲劳特性.使用强度退化模型预估随机荷载谱下的沥青混合料剪切疲劳寿命,其结果与实验结果相近.验证了这一模型可为路面使用性能的预测及优化养护决策提供参考.