A356铸造铝合金的单轴疲劳特性及断口分析

在不同的应力幅值下,测试了A356铸造铝合金的单轴疲劳寿命,对该合金的高周疲劳区、低周疲劳区以及过渡区进行了划分。分析了合金在循环加载过程中,应变变化的特点。对疲劳试样的断口进行了扫描电镜观察,阐述了疲劳断裂的特点。EDX能谱分析发现断口中的夹杂物主要为铁的氧化物和高硅颗粒,并在疲劳过程中被剥离。

基于振动分析的单轴疲劳试验机动态力误差的研究与试验

在对力学模型振动分析的基础上,导出了电液伺服式和电磁谐振式两类单轴疲劳试验机动态力值误差的解析表达式。采用由电阻应变式力传感器和动态应变采集系统组成的校准装置进行了一系列的比较试验。理论分析和比较试验的结果表明,动态力误差的绝对值随等效质量的增加而增大,随等效刚度的减小而增大。为了进行动态力误差的修正,可以采用多种修正公式,文章对几种主要的修正公式进行了比较。此外,对提高疲劳试验机动态力校准的准确度,减小测量结果的不确定度提出了建议。

热老化氧化铈填充硫化天然橡胶单轴疲劳有限元研究

通过加速热老化方式在60℃、80℃、100℃下对氧化铈填充硫化天然橡胶进行了24h的热老化处理,并且对热老化后的橡胶试件进行了单轴疲劳试验.提取并采用疲劳试验结果中应变范围0-175%的单轴拉伸数据,在等效应力状态推导下获得相应的等双轴数据,利用FEA软件建立了可以有效地描述氧化铈填充硫化天然橡胶热老化后材料属性的有限元模型,根据疲劳加载条件模拟获得的应力计算结果与试验结果偏差在10%以内,为下一步的疲劳寿命预测提供可靠的数据模型支持.

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。

纳米改性再生骨料混凝土单轴受压疲劳性能

采用纳米二氧化硅对再生骨料混凝土(RAC)进行改性,开展了不同再生骨料取代率及纳米改性后的再生骨料混凝土单轴受压疲劳试验,研究其疲劳寿命、疲劳方程、疲劳变形规律及疲劳剩余强度,并利用纳米压痕试验从细观层面上分析探讨了纳米二氧化硅对再生骨料混凝土多重界面过渡区的影响。结果表明:再生骨料混凝土疲劳寿命均较好地服从两参数威布尔概率分布。50%保证率、0.75应力水平下,再生骨料混凝土的疲劳寿命比普通混凝土降低了25.8%,掺入纳米二氧化硅可显著提高再生骨料混凝土的疲劳寿命。对比应变演化曲线和剩余强度模型,纳米二氧化硅改性后的再生骨料混凝土,剩余强度衰减非线性规律明显。纳米二氧化硅的掺入提高了再生骨料混凝土多重界面过渡区的压痕模量,改善了再生骨料混凝土的疲劳性能。

混凝土单轴拉伸疲劳试验中Paris公式参数的确定

针对以往确定Paris公式中的参数C,m值,需要求得很多的参数,或经过复杂的试验得出试验数据进行分析,提出通过对抗压强度进行反演分析,得到原始裂纹及孔隙总面积,根据断裂力学中圆裂纹的应力强度因子表达式,把应力强度因子转化为试件所受应力,利用素混凝土单轴拉伸疲劳试验数据,求得C,m值.分析表明:参数值随应力水平的变化较大;m值变化即使在同一个数量级内,也会导致C值在多个数量级内的变化;最大应力水平为0.7时,解出的参数值比较可靠.

高温后高强混凝土单轴受压疲劳过程中细微观试验研究

利用超声、显微硬度检测、汞压力测孔等综合手段,对高温后高强混凝土单轴受压疲劳过程中的细微观结构进行了试验研究。通过测定声时和波幅、显微硬度、孔径分布、累积进汞量等参数,对比分析了高温后高强混凝土疲劳过程中细微观结构的变化规律;建立了高温后高强混凝土疲劳残余应变与声时、显微硬度之间的关系模型,并进一步揭示了高温作用与疲劳循环荷载综合工况下高强混凝土内部细微观结构的动态演化过程及损伤机理。研究表明:随着疲劳循环次数的增加,高温后高强混凝土的声时整体呈不断增大的趋势,而波幅与显微硬度呈减小的趋势;最可几孔径与总孔隙体积显著增大,孔径大于50 nm的有害孔和多害孔的数量明显增多,各参数的变化幅度整体呈快-慢-快的三阶段变化规律;在相同温度工况下,高强混凝土单轴受压疲劳过程中低应力水平在达到相同寿命比时造成的疲劳损伤要较高应力水平造成的损伤大;研究结果为遭受火灾或经其他高温历程的混凝土结构的无损检测、疲劳损伤分析及结构评估提供参考。

再生混凝单轴受压疲劳性能的研究

本文主要在简要概述了有关再生混凝土的一系列问题的基础上,通过实验的方式对其单轴受压疲劳性能进行了研究,最终通过对实验结果的分析与总结,得出了最终结论。对再生混凝单轴受压疲劳性能进行分析的目的在于为土木工程领域提供参考,从而使工程中废弃的混凝土能够被有效的收集,通过一定的方式使其实现再生,并再次被应用到各领域的生产当中。

钢纤维再生骨料混凝土单轴受压疲劳性能研究

向再生骨料混凝土中掺入体积掺量为1%的钢纤维,开展钢纤维再生骨料混凝土单轴受压疲劳试验,研究其疲劳寿命和疲劳方程,以用于工程应用。结果表明:50%保证率、0.75应力水平下,钢纤维再生骨料混凝土的疲劳寿命比未掺入钢纤维的再生骨料混凝土减少83.59%。掺入体积掺量为1%的钢纤维,对再生骨料混凝土的轴压疲劳性能产生了消极影响。

一种多轴疲劳寿命预测的统一模型

基于SAE 1045中碳钢的单-多轴疲劳试验结果,在研究了扭转名义应力幅与拉伸名义应力幅不同比值时的多轴疲劳寿命预测模型之后,建立了统一的多轴疲劳寿命预测模型。发现:不同的扭转名义应力幅与拉伸名义应力幅之比导致不同的寿命预测模型,为寻求单轴模型与多轴统一模型的关系,假设单轴疲劳寿命预测模型中的疲劳强度指数和疲劳延性指数不变,而对疲劳强度系数乘以1.5435、疲劳延性系数乘以0.6713,以第一主应变幅取代单轴拉压应变幅,则修正后的单轴模型等价于多轴统一模型,利用修正后的单轴模型可以预测任意扭转名义应力幅与拉伸名义应力幅之比时的多轴疲劳寿命。

一种新的多轴疲劳寿命预测模型

基于SAE 1045中碳钢和40CrNiMo合金钢的疲劳试验结果,分别建立了单轴和多轴疲劳应变-寿命模型,寻求了两种模型的关系,发现:就所研究的两种材料而言,如果假设单轴疲劳应变-寿命模型(Manson-Coffin方程)中的疲劳强度指数和疲劳延性指数不变,而对疲劳强度系数乘以1.093 7、疲劳延性系数乘以0.751 2,以von Mises等效应变幅取代单轴拉压应变幅,则修正后的单轴模型等价于多轴模型。修正后的多轴疲劳寿命预测模型中,弹性线上移,塑性线下移的事实表明:对于同样大小的应变幅,单轴疲劳中的弹性应变分量大于多轴疲劳中的弹性应变分量,而单轴疲劳中的塑性应变分量小于多轴疲劳中的塑性应变分量。利用修正后的模型可以预测多轴疲劳寿命。

高速动车组动力轮对车轮疲劳强度研究

在高速动车组动力轮对车轮疲劳强度的研究中,机车车辆非轴对称车轮辐板孔疲劳强度校核常用多轴准则较多,针对各疲劳准则得到的辐板孔疲劳强度评定结果存在差异,通过对比分析各常用多轴准则下辐板孔安全系数的方式,确定安全度最大的多轴疲劳评定准则,同时使用单轴疲劳准则和Haigh-Goodman曲线对辐板非孔区域进行研究,指出非孔区域安全系数较小的位置。为此,基于某高速动车组非轴对称车轮,在确定计算载荷工况的情况下进行有限元分析和疲劳强度评定。计算结果表明,在Sines、Crossland、Kakuno-Kawada和Dang Van四种常用多轴疲劳破坏准则中,使用Kakuno-Kawada准则评定辐板孔疲劳强度最安全;对于辐板非孔区域,直辐板与轮毂的过渡区域和直辐板与轮辋的过渡区域的安全系数较小;车轮辐板区域的疲劳强度满足要求。

交变应力下A356铝合金疲劳行为及微结构演变

对处于交变应力下A356铝合金的单轴疲劳寿命以及变形行为进行了研究,并与单一应力加载下的加载情况进行了对比。发现先进行高应力加载后换用低应力加载将会显著延长合金的疲劳寿命。合金的循环应变值主要与合金的循环加载应力幅值有关。此外,利用透射电镜的方法观察了在不同循环加载历史条件下合金中微观结构的变化情况,尤其是位错以及位错带的演变规律。并发现了沉淀物附近的位错塞积现象。

轮盘和螺栓预紧力对车轮疲劳强度的影响

根据UIC510-5标准,使用单轴疲劳准则对辐板非孔区域进行分析,应用Crossland和Dang Van多轴疲劳准则分析定位销安装孔和螺栓孔的疲劳强度,分析结果表明:制动盘的安装使辐板孔区域、辐板与轮毂过渡区域,以及辐板与轮辋过渡区域的最小安全系数增大;螺栓预紧力由47.62k N增大至64.94k N,车轮辐板各区域的安全系数变化较小;相对于Crossland准则,使用Dang Van多轴疲劳准则评定辐板孔区域疲劳强度得到的安全系数较小;车轮辐板区域最小安全系数为1.17,其疲劳强度满足要求。

高温后高强混凝土受压疲劳性能研究

利用电液伺服疲劳试验机,进行了C60高强混凝土的单轴受压疲劳试验,研究了其经100℃、400℃和700℃高温后表观特征、残余应变、疲劳寿命等的变化规律。试验结果表明:高温后高强混凝土的色泽变浅,部分400℃恒温0.5 h、1 h的试块呈铁锈红色,700℃时试块外表呈灰白色;在单轴受压疲劳荷载作用下,高温后高强混凝土的残余应变符合三阶段发展规律,较普通混凝土有更长的第二阶段。定义相对残余应变为损伤变量,建立了高温历程与受压疲劳损伤的关系模型,为经历重复荷载作用与不同加温历程等综合工况下高强混凝土疲劳试验研究及疲劳损伤评价奠定了基础。

基于自愈性能的HMA疲劳极限研究

永久性路面设计理论假定沥青混合料存在疲劳极限(EL),该文旨在采用单轴拉压疲劳试验,借助伪劲度比(PSR)这一关键参数确定和预估沥青混合料EL值。研究基于HMA自愈性能,进行了有、无间歇时间的单轴疲劳试验。试验确定了不同温度下高中低三级拉应变值,结果显示PSR的大小受沥青含量、空隙率、温度、间歇时间、拉应变和循环加载次数影响。敏感性分析结果表明:EL值可通过提高温度、增加沥青含量、增大间歇时间和减小空隙率来提高;同时加载作用次数在有间歇时间的加载对PSR影响较小。

超高韧性水泥基复合材料单轴压缩疲劳性能研究

对超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)进行单轴压缩疲劳试验,研究其压缩疲劳寿命、疲劳变形特征、纤维破坏形态以及疲劳寿命方程。结果表明:在单轴压缩疲劳荷载作用下,UHTCC材料的三阶段变形特征与普通混凝土以及钢纤维混凝土类似,所不同的是,该材料在疲劳荷载作用下的变形明显大于其静载包络线,具有更优异的变形能力,在疲劳破坏时呈现更显著的延性特征;疲劳破坏后,疲劳破坏面上的纤维受到严重挤压,其形态不同于纤维初始形态以及单调荷载作用下纤维的破坏形态。UHTCC材料的压缩疲劳寿命服从威布尔分布,p-S-N双对数方程可根据威布尔参数拟合得到。该研究结果可为UHTCC材料的工程应用提供参考。

剪切型弹性车轮的刚度分析与强度校核

采用Yeoh橡胶本构模型建立了剪切型弹性车轮的非线性有限元模型,完成了剪切型弹性车轮的轴向与径向刚度计算,通过与试验结果对比,验证了该模型能较好地预测弹性车轮的刚度特性。同时考虑到弹性车轮各部件的结构与受力特点,分别采用单轴疲劳准则和Crossland多轴准则完成各部件的疲劳强度评估,得到各部件的疲劳安全系数。计算结果表明,弹性车轮轮箍、轮心与压环的疲劳强度能满足要求。

超期服役的X20耐热钢主蒸汽管道疲劳性能研究

本文的研究对象为在热电厂主蒸汽管道服役长达230,000h的X20马氏体耐热钢,对其和原始材料分别选取5个应力幅进行单轴常温疲劳试验,划分了高周疲劳区、低周疲劳区以及过渡区。通过对比试验了解了X20钢的疲劳特性,推算出两种试样的Basquin公式,用于预测X20耐热钢的疲劳寿命,并利用应力-应变曲线进行了循环应变分析。