温度梯度作用下纵连板式无砟轨道疲劳应力谱

为了研究服役期间温度梯度作用下纵连板式无砟轨道疲劳应力谱,建立基于传热学理论的纵连板式无砟轨道温度梯度计算模型和温度梯度作用下疲劳应力谱计算模型,并对模型进行验证。以广州气象数据为例,首先利用经过验证的温度梯度计算模型计算服役期间轨道板温度梯度时程曲线,然后将所计算的温度梯度时程曲线输入经过验证的疲劳应力谱计算模型,得到服役期间自重和温度梯度时程曲线作用下不同板厚和裂缝间距的纵连板式无砟轨道疲劳应力谱。研究结果表明:服役期间温度梯度作用下纵连板式无砟轨道疲劳应力谱具有明显的时变特性;板厚对温度梯度作用下服役期间纵连板式无砟轨道疲劳应力谱影响较小,裂缝间距对其影响很大。

基于实测数据的扁平钢箱温度梯度疲劳应力谱分析方法

为研究扁平钢箱梁温度疲劳应力谱,以南溪长江大桥悬索桥主梁为研究对象,基于温度传感器长期实测数据,筛选实测数据的日温度极值,运用广义极值模型描述季节极值概率分布并采用极值外推方法得到设计基准期极值模型。引入拉丁超立方抽样(LHS)法对极值模型进行抽样,得到日温度极值样本。结合日温度极值样本和正弦函数模型,构建服役期内关注点的温度时程曲线。基于有限元ANSYS软件平台,分析不同温度梯度下关注点的应力效应,回归温度梯度与疲劳应力的线性关系式,依据温度梯度时程曲线与线性关系式模型,采用雨流计数法得到钢箱梁温度梯度疲劳应力谱。研究表明,模拟抽样生成的温度样本数据符合温度场的季节变化特征,样本概率模型与实测数据概率模型相对吻合。关注点温度梯度疲劳应力谱能够为扁平钢箱梁疲劳寿命设计提供参考。

铁路桥梁疲劳应力谱的计算机模拟

本文提出了借助于电子计算机,用列车编组单对影响线加载来模拟铁路桥梁疲劳应力谱的方法.笔者将理论模拟结果同实测结果进行了比较,证明所提出的方法对铁路桥梁疲劳应力谱的计算既方便、可行,又省时、经济.

弹性支撑条件下齿轮轴的疲劳应力谱计算和疲劳寿命预估

以某轿车变速器的中间齿轮轴为研究对象,以变速器壳体支撑刚度为边界条件,建立弹性支撑条件下的齿轮轴总成有限元模型,并对该建模方法的合理性进行验证。通过临界平面法预估齿轮轴疲劳损伤分布结果表明,齿轮轴损伤较大位置与应力较大位置的分布基本一致;损伤最大值位于齿轮轴的花键齿根部,且远小于损伤临界值,齿轮轴疲劳寿命满足设计要求。台架寿命试验表明,该齿轮轴顺利通过试验测试,无失效现象发生。

TMD对人行桥疲劳寿命的影响研究

针对人群运动导致人行结构振动过大而日益突出的疲劳破坏问题,可供参考的研究成果甚少。本文以钢-玻璃人行桥为试验平台开展关于安装TMD前后人致人行桥疲劳性能的研究,采用APS400电子激振器激励模拟人行荷载,通过长期应变监测数据,分析得出了该结构下的疲劳应力谱以及日平均损伤度,进而预估其疲劳寿命。结果表明:安装TMD后,结构1/2处的加速度峰值由0.15 m/s²减少到0.084 m/s²,减振率达44.0%;位移峰值由2.98 mm减少到0.92 mm,减振率达69.1%;应变幅值由40με减少到13με,减振率达67.5%。结构跨中处等效应力幅值最大,疲劳寿命最短,为74年;安装TMD后,结构跨中处疲劳寿命为2880年,延长近39倍,其他测点处依次延长了3.95倍、7.41倍。

车辆荷载运营状态对预应力箱梁桥疲劳损伤的影响研究

模拟分析预应力箱梁桥在不同运营密度状态下的应力时程曲线,采用雨流计数法获得结构的应力幅谱,在此基础上依据线性累积损伤理论得出不同运营密度状态下预应力箱梁桥的疲劳损伤度,继而提出了考虑运营车辆密度的线性积伤公式。研究表明:疲劳车辆模型和数量相同的情况下,高速行驶的车辆比一般行车速度的车辆对桥梁疲劳损伤大。考虑运营密度的影响下,当行车间距小于某中间值,行车间距越小、连续车流数量越少对桥梁的疲劳损伤越大。当行车间距大于桥梁计算跨径时,则无需考虑行车间距和连续车流量数目对疲劳损伤的影响。

基于WIM数据的钢箱梁斜拉桥疲劳荷载谱分析及寿命预测研究

由于钢桥面板的疲劳损伤主要来源于车辆荷载的反复作用,因此,为了预测钢箱梁斜拉桥的寿命,需要对其在重载交通流量下的疲劳荷载谱进行研究.该文以某大跨度钢箱梁斜拉桥为背景,基于桥梁健康监测系统中的WIM模块采集得到一定时段的车重、轴数、轴距等车辆荷载参数,采用统计分析方法对其进行批量化处理分析,得到了等效模型车的疲劳荷载谱.以此为基础,选取了钢箱梁斜拉桥易发生疲劳损伤的U型肋、盖板、横隔梁等重点部位进行疲劳寿命分析,分析结果表明:各重点部位尚未产生过大损伤疲劳.

基于实测应变的钢桥面板疲劳寿命分析

为评估钢桥面板的疲劳寿命，在某大桥钢箱梁1/4跨截面的顶板与U肋连接焊缝处和横隔板弧形缺口处布置应力测点，进行24 h疲劳应力监测。根据实测数据，利用雨流计数法计算得到疲劳应力谱，并基于BS 5400规范对各应力测点的疲劳损伤状态进行评估。结果表明：横隔板弧形缺口周边测点的应力水平相对较高；各应力测试点以低幅值应力循环为主，其中应力幅为2~10 MPa的循环次数占90%以上，但最大应力幅值均超过了BS 5400规范规定的产生疲劳损伤的极限值。疲劳寿命分析表明，顶板与U肋纵向连接焊缝过焊孔处易产生靠近顶板部位的疲劳裂纹，横隔板与U肋腹板连接焊缝的疲劳寿命较低。

随机振动疲劳试验的小裂纹扩展分析方法

针对某型液体火箭发动机管路接头的随机振动疲劳试验,基于断裂力学的小裂纹理论进行了裂纹扩展寿命分析。分别从小裂纹应力强度因子计算、疲劳应变/应力谱、裂纹扩展速率曲线以及裂纹扩展计算程序等方面进行了研究。使用FRANC3D(试用版)进行三维裂纹的有限元计算,得到了管路结构表面裂纹的应力强度因子变化规律;对应变实测数据进行了雨流计数,获得了用于裂纹扩展计算的应力循环谱块,研究了疲劳试验的应变循环峰值、幅值等时域分布特征;采用Newman闭合理论对长裂纹的NASGRO裂纹扩展速率曲线进行修正,给出了试验件材料的相关参数;最后,使用一种疲劳应力谱块平均施加方法进行了裂纹扩展寿命的快速计算。通过与试验结果对比,验证了计算方法有效、可靠。

车辆荷载对山区悬索桥加劲梁疲劳损伤的影响

以某悬索桥为背景工程,建立了该桥对应的ANSYS全桥有限元模型,并以标准疲劳车分别对各车道进行了加载,找出了应力幅最大的主梁桁架杆件节点作为关键节点。根据该悬索桥的现场实测数据,分析了主梁关键节点的应力历程曲线,利用雨流计数法处理得到了该桥的疲劳应力谱。结合线性疲劳累积损伤理论,对该悬索桥关键节点疲劳寿命做出了简单预测,并根据交通量增长率变化情况,预测了该悬索桥的远期交通量发展情况以及加劲梁的远期疲劳寿命。研究表明,公路桥梁交通量的变化情况对主梁疲劳寿命的影响不可忽略;山区公路桥梁与城市公路桥梁的交通量变化趋势差别较大,且山区桥梁通行车辆中重车占比较高。