Numerical Computation of Stress Intensity Factors for Bolt-hole Corner Crack in Mechanical Joints

The three-dimensional finite element method is used to solve the problem of the quarter-elliptical comer crack of the bolt-hole in mechanical joints being subjected to remote tension. The square-root stress singularity around the corner crack front is simulated using the collapsed 20-node quarter point singular elements. The contact interaction between the bolt and the hole boundary is considered in the finite element analysis. The stress intensity factors （SIFs） along the crack front are evaluated by using the displacement correlation technique. The effects of the amount of clearance between the hole and the bolt on the SIFs are investigated. The numerical results indicate that the SIF for mode I decrease with the decreases in clearance, and in the cases of clearance being present, the corner crack is in a mix-mode, even if mode I loading is dominant.

变桨轴承用42CrMo钢疲劳裂纹扩展试验及螺栓孔裂纹扩展特性研究

以风电变桨轴承用材料42CrMo钢为基础,从轴承应力集中部位取紧凑拉伸试样(CT试件),在不同载荷和应力比条件下进行CT试件的疲劳裂纹扩展试验,对裂纹扩展过程进行Paris疲劳裂纹扩展模型的数据拟合,由试验数据拟合得到Paris模型参数C和m;利用ABAQUS与FRANC3D软件联合仿真,将试验与仿真得到的不同应力比和不同载荷下的循环次数与裂纹长度进行对比,两者的吻合度较高。通过对风电变桨轴承危险部位进行建模,建立变桨轴承螺栓孔子模型,在危险部位建立初始裂纹进行疲劳裂纹扩展数值模拟,研究不同长深比以及不同角度的疲劳裂纹的扩展规律,结果表明:随着长深比a/b的增大,在裂纹增长同样长度的情况下,所需循环次数减小,初始裂纹形状及角度均对裂纹扩展规律有较大影响。

2种在役风机螺栓孔相控阵超声检测方法

风机装备中存在大量螺栓连接结构,螺栓孔一旦出现缺陷,可能导致整个基体断裂,造成重大事故,但目前螺栓孔缺陷检测方法存在漏检和误判的情况。针对该问题,经过调研、理论分析和实物研究,研制出专用工装与探头结合的直射法、扇扫描偏转法2种螺栓孔缺陷检测方法。以风机变桨轴承螺栓孔为研究对象,采用CIVA软件对2种检测方法进行模拟,可检测出矩形模拟裂纹。采用实际变桨轴承螺栓孔加工矩形槽缺陷进行试验,结果表明直射法可实现对螺栓孔裂纹的缺陷检测。研究为螺栓孔的服役状态监控提出了新的方法,有利于保证螺栓连接结构的安全服役。

钢轨探伤车疑似1 孔轨身上裂伤损报警分析

针对钢轨探伤车报告疑似1孔轨身上裂伤损报警但探伤仪复核确认无伤的问题,基于探伤车探轮37°通道螺孔裂纹检测技术,分析了正常1孔轨身上裂和疑似1孔轨身上裂B显出波特征。通过声学几何解算,论证了疑似1孔轨身上裂的出波是接头低塌导致的,并给出了接头低塌工况下呈现疑似轨身上裂出波须满足的低塌角度和低塌高度条件。对接头低塌工况下探伤仪复核无回波的原因进行了分析,并结合典型案例,提出了伤损判定建议。结果表明:当探伤车B显数据中接头1孔轨身上裂位置出现37°通道反射点群且伴随Ⅰ区孔壁波消失时,可不判定为1孔轨身上裂伤损报警。本文方法可降低探伤车1孔轨身上裂伤损报警误报,提高探伤车伤损报警的准确率。

基于漏磁检测的螺栓孔裂纹定量检测方法

建立了飞机大梁螺栓孔内裂纹漏磁场模型 ,并通过现代频谱分析 ,导出了漏磁信号与裂纹的几何尺寸间的定量关系公式 。

高强度螺钉断裂失效分析

采用扫描电子显微镜、光学显微镜等检测方法,分析了高强度螺钉断裂失效原因。结果表明,由于热处理工艺不当造成螺纹牙底产生淬火裂纹:螺钉内含有一定量的氢,导致螺钉在使用时间不久后发生氢脆延迟断裂,是引起螺钉断裂失效的主要原因,并提出了改进措施。

钢轨螺栓孔冷扩张过程弹塑性分析及其模拟计算

对钢轨螺栓孔冷扩张过程进行了弹塑性力学分析。通过简化的无限大平板的单孔模型的弹塑性理论计算，得出了冷扩张后的残余应力分布情况，证实冷扩张确实可产生预加压应力。为确定合适的扩孔率，分析多孔同时扩孔时塑性区的相互影响，建立了基于实际钢轨扩孔条件的轨端弹塑性有限元分析模型，对冷扩张过程的钢轨螺栓孔周边应力及变形情况进行了模拟计算。并结合对钢轨螺栓孔冷扩张及其加工过程的分析，考虑实测的钢轨螺栓孔没扩孔前的残余拉应力区的存在，以及扩孔过程的弹塑性分析及加工间隙的配匹，分析了适合我国６０ｋｇｍ－１钢轨轨材的钢轨螺栓孔冷扩张的扩孔率范围，并得到了疲劳试验的验证。

螺接结构孔边裂纹的超声原位检测

根据某螺接结构疲劳试验件孔边裂纹的结构特征和受力特点,设计了纵波斜探头和对比试块,并进行超声检测。基于检测结果和断口分析结论,对裂纹走向和有效宽度带来的不利影响提出具体改进措施,并且进行了检测试验,取得了较好的检测效果,可为同类结构的检测提供参考。

预应力混凝土枕螺栓孔区纵向裂纹计算分析

预留螺栓孔区纵裂是铁路预应力混凝土枕伤损的主要形式 ,使用中的轨枕发生纵裂的概率几乎是 10 0 % ,这大大缩短了轨枕的使用寿命 ,危及行车安全 .应用弹性力学理论进行了力学计算分析 ,揭示出纵裂产生的根本原因在于预压应力等产生的孔区局部拉应力过大 ,其值远远大于混凝土的抗拉强度 ,所以 ,轨枕未出厂往往就已出现微裂纹 .轨枕上道后 ,在预压应力和上拔力共同作用下 ,螺栓孔区应力分布更加不均匀 ,拉应力的数值增大 ,使纵裂更加严重 .因此 ,螺栓孔纵裂是必然的 .

轨枕预留螺栓孔纵裂原因及改进措施

随着我国混凝土枕大量推广使用 ,轨枕出现了一些不适应的情况 ,其中螺栓孔纵裂伤损尤为严重 ,成为近十年来影响轨枕寿命的主要因素之一。本文主要对我国混凝土枕螺栓孔纵裂原因进行分析 ,提出局部特殊混凝土改进的思路。

预应力混凝土枕螺栓孔部位受力分析

预应力混凝土轨枕螺栓孔纵裂伤损是我国轨枕伤损中较为严重的一种,是近十年来影响轨枕寿命的主要因素之一。从力学角度,采用三维有限元模型,用SAP90分别对预应力混凝土轨枕上道前和上道后螺栓孔部位的受力进行了详细的计算和分析,总结出螺栓孔区域受力变化规律,并指出螺栓孔部位局部拉应力过大是造成螺栓孔纵裂的根本原因。

防治钢轨螺栓孔裂的有效技术

介绍了一种经济、可靠的防裂技术——钢轨螺栓孔冷扩张技术,它通过在螺栓孔周边引入有益的残余压应力而起到提高螺栓孔疲劳寿命的作用。还简要介绍了冷扩张机制、残余压应力的产生和分布、防裂止裂的实际效果以及冷扩张技术的应用前景等。

直升机尾桨叶接头螺栓孔的电流扰动法检测

某型直升机尾桨叶接头螺栓孔在使用过程中容易产生疲劳裂纹,严重影响飞行安全。提出了一种检测螺栓孔的新方法,采用电流扰动技术,设计了专用的电流扰动传感器与检测试块,克服了涡流检测的边缘效应和提离效应。试验结果证明了该方法的有效性以及可行性。

钢轨探伤车轨底闸门的灵敏度动态设置方法

为了解决钢轨探伤车37.5°超声波通道轨底闸门灵敏度动态设置问题,更精准地检出轨底横向伤损,通过分析37.5°超声波通道检测螺孔时得到的B显图谱特点,对螺孔下裂、轨底横向伤损的声压反射特点和检测增益值进行了理论计算和定量分析,提出了37.5°超声波通道灵敏度动态设置方法。该方法以不同检测速度和扫查间距下螺孔出现合理回波点数时的增益值为基础,增加7.5~10.5 dB作为轨底横向伤损检测时的增益值。通过在低速实验室、既有线路上的标定试验线及高速铁路线路上进行探伤检测试验,证明了该动态增益设置方法可行,能够有效地检出实际线路中的轨底横向伤损。

南水北调中线一期工程某标段箱涵混凝土质量缺陷预防与治理

结合南水北调中线一期工程某标段箱涵混凝土施工中出现的各种质量缺陷,分析了质量缺陷形成的原因,并分别介绍了箱涵混凝土裂缝渗水、对拉螺栓孔漏水、伸缩缝漏水的处理措施。

临海工程外墙螺栓孔防渗漏技术措施

空气湿度大及风压大,螺栓孔常规用砂浆修补后存在的细微裂缝是防渗漏的薄弱点,采取聚氨酯发泡填充后内墙面用防水砂浆修补的措施,满足防渗要求。

止裂孔复合加固单边裂纹钢板疲劳性能研究

横隔板疲劳裂纹是正交异性钢桥面板的主要疲劳失效模式,为提高传统止裂孔处的疲劳寿命,提出了将止裂孔作为预处理措施与高强螺栓、粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)、粘贴钢板相结合的复合加固方法。为了研究止裂孔复合加固方法的修复效果,以含单边初始裂纹的钢板为研究对象,对止裂孔加固和复合加固钢板进行了疲劳测试,对比分析了复合加固方法的失效模式、裂纹扩展规律和疲劳性能,并基于有限元分析揭示了栓接止裂孔复合加固机理。试验结果表明,粘贴CFRP和粘贴钢板由结构树脂胶剥离引起失效,栓接止裂孔失效以垫片疲劳破坏为主;复合加固有效延缓了疲劳裂纹扩展速率,疲劳寿命达到止裂孔加固的3.6~15.8倍,粘贴钢板和栓接止裂孔的加固效果优于粘贴CFRP的加固效果。综合对比来看,栓接止裂孔加固垫片先于母材破坏起到失效预警作用,并可更换高强螺栓周期性提高疲劳性能,是理想的“微损伤”加固方法。

外墙内保温发霉现象原因分析与防治

对外墙内保温发霉现象的工程实例进行了分析,从问题产生的根本原因———施工方面进行了详细的论述,提出了预防发霉的具体措施,解决了外墙内保温发霉这一问题,从而促进外墙内保温技术的应用。

双高强螺栓止裂法对疲劳性能的影响研究

采用钢板做的拉伸试样,并在裂纹前端打孔,并在孔上拧上高强度螺栓。通过有限元仿真,对比分析单止裂孔,单高强度螺栓,双高强度螺栓三种方法的止裂效果,研究了双高强度螺栓对疲劳性能的影响,发现施加高强螺栓后,钢板表面与螺栓垫板之间产生的摩擦力遏制了裂纹的张开,相较与止裂孔和单高强度螺栓止裂,双高强度螺栓止裂更能减小应力集中,能够更好的提高试样的疲劳性能。可以通过此方法提高含裂纹结构的使用寿命。

韶钢炼铁厂高炉炉壳开裂问题探讨

本文论述了韶钢炼铁厂1号高炉炉壳开裂问题,进行的应力测试、数据分析、故障诊断及维修处理等一系列方法,技术路线和维修决策的正确性,并得到了1号高炉生产实践的证实。