2010实验力学发展战略研讨会介绍

随着能源技术、微纳米技术、生物技术、信息技术和先进制造技术等高科技领域的迅速发展,近年来力学的研究对象发生了很大变化,其载荷特点从力扩展到多场至多系统,其尺度空间从宏观分别扩展至巨观与纳观,其状态响应从静态分别扩展到时域与空域.随着研究对象越来越复杂,

结构金属材料超高周疲劳破坏行为

受传统试验方法的限制,结构材料的疲劳研究范围常限于107周次以内.然而,过去十年出现了一系列意料之外的破坏事件,尤其是对于认为具有明显疲劳极限的钢铁结构部件.因此,对于不同材料达到1010周次的超高周疲劳行为的研究引起了广泛关注,尤其是近年来成为了热点.本文综述了结构金属材料超高周疲劳的研究现状并介绍了其基本方面.主要内容包括:加速疲劳试验方法的发展与应用、超高周疲劳引起的内部断裂的裂纹萌生机制与扩展特征、S-N曲线的形状特点、疲劳极限存在性及其预测、加载频率和环境及表面状况的影响等.在此基础上提出值得进一步研究的一些方向.

焊接接头超高周疲劳实验研究

本文基于超声疲劳振动技术,设计了三种焊接接头试样(圆形对接焊接试样及其喷丸处理试样和板状十字焊接试样),并利用超声疲劳试验系统测定了其超高周疲劳性能,实验应力比为-1,频率20kHz,实验在室温条件下进行。实验结果表明,圆形对接焊接接头的疲劳性能高于板状十字焊接接头,喷丸处理能提高焊接接头的疲劳强度。将焊接接头的疲劳性能与对应形状的母材进行对比分析,发现焊接接头的疲劳性能远低于母材。在相同疲劳寿命的条件下,圆形焊接接头试件的疲劳强度仅为母材的45%,十字焊接接头试件仅为母材的29%;圆形对接接头在5×106周次以后,试件仍然发生疲劳断裂,而板状十字焊接接头在超高周区域(107～109周次)存在疲劳极限。超声疲劳断口的扫描电子显微镜分析结果显示,圆形焊接接头试件断口位置主要位于熔合区的焊趾处或焊接接头表面几何非连续处,十字接头试件断口位于焊趾处;焊接接头试件裂纹萌生于焊接缺陷、试样表面夹杂或熔合区的不连续处;喷丸处理对焊接接头的裂纹萌生机制没有显著影响。

锤击打桩过程中桩身的动应力研究

利用ANSYS/LS-DYNA通过锤击法对打桩过程中桩锤冲击桩顶之后的动力过程及桩身内的动态应力场分布进行分析。建模过程中对于桩端打到坚硬土层的情形,考虑到了桩端几乎不能下沉,因此桩端采用固定端的实际约束方式。对于桩端打到软的淤泥层中的情形,土层对桩端的位移形成阻碍可以忽略不计,此时桩端可采用自由端。而实际情况必然介于这两者之间,通过本文的分析研究对于施工中的打桩提供了很好的科学依据,分析发现在自由端的情况下,靠近桩底部的一段将承受较大的拉应力,很好的符合了对于抗拉强度不高的混凝土桩来说出现断桩的现象,这在工程的施工中是非常需要注意的问题。