HRB600钢筋屈曲受力性能试验研究

HRB600高强钢筋已纳入我国钢筋产品国家标准,并商业化生产,但关于其非弹性屈曲受力性能、考虑屈曲的低周疲劳损伤模型的研究成果很少。对于HRB600高强钢筋的原状试件,该文完成了10个单调受压屈曲试验、16个考虑屈曲的循环拉压试验,测量了屈曲钢筋的平均应力-平均应变曲线和跨中横向位移,分析了非弹性屈曲对HRB600钢筋受压强度退化的影响,以及屈曲方向对试件强度退化、疲劳损伤的影响,提出了适用于HRB600高强钢筋、可考虑屈曲效应和不同加载方式影响的修正低周疲劳损伤模型。研究结果表明:单调受压屈曲时HRB600钢筋屈曲方向稳定,随长径比增大钢筋屈曲后强度退化加快;循环加载时HRB600钢筋屈曲方向不稳定,导致局部塑性应变集中和疲劳损伤对钢筋屈曲后强度退化的不利影响减轻;传统低周疲劳损伤模型明显低估了HRB600钢筋屈曲后的疲劳损伤,修正疲劳损伤模型能合理地考虑屈曲对HRB600钢筋低周疲劳损伤和断裂的影响。     

钢筋混凝土桥梁疲劳累积损伤失效过程简化分析方法

为了有效预测疲劳损伤累积程度与桥梁剩余寿命,提出了钢筋混凝土桥梁结构在运营荷载下疲劳失效全过程数值模拟的简化方法。首先,根据混凝土及钢筋疲劳刚度退化、疲劳强度退化与疲劳残余变形演变规律,建立了混凝土及钢筋经历任意次数疲劳加载后的剩余强度包络线方程,基于混凝土单轴本构模型和钢筋理想弹塑性模型,建立了混凝土及钢筋疲劳本构模型;然后,在此基础上对文献提出的疲劳全过程分析法进行了改进,提出了疲劳损伤累积失效全过程数值分析法;最后,基于ABAQUS 软件平台和该文方法,对某钢筋混凝土简支梁算例进行疲劳全过程数值分析。结果表明:利用该文方法得到的模拟值与试验值的相对误差处于合理范围之内,验证了该文方法的可靠性和实用性。     

不同环境下2D70铝合金低周疲劳性能的研究

对2D70 A1合金在试验室空气、湿空气、盐雾及盐雾+SO2 4种环境下进行低周疲劳试验,对比4种环境下的循环σ-ε曲线及应变-寿命曲线,得出结论:相同应变下,2D70 Al合金随腐蚀环境增强,循环应力降低;相同应变下,2D70 Al合金在盐雾及盐雾+SO2 2种环境下低周疲劳寿命相近,并且随着腐蚀环境的增强,低周疲劳寿命降低;腐蚀环境越强,材料疲劳损伤程度越大.研究结果,为预测飞机不同环境的低周疲劳寿命及对飞机腐蚀防护及耐久性设计提供参考.     

考虑时间效应的电化学修复后RC柱抗震性能试验研究

采用混凝土结构电化学修复(常用密度为3.0 A/m²)对RC柱进行电化学充氢，并考虑时间效应设置了不充氢、充氢未静置、充氢后静置试件，开展低周往复试验得到了RC柱破坏特征、裂缝特征、滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线。研究结果表明：由于混凝土强度、钢筋性能及钢筋-混凝土粘结滑移性能退化的影响，RC柱裂缝特征存在明显区别，该区别会随着静置时间延长而消失；该电流密度下RC柱的破坏模式、承载能力、耗能能力均无显著差异。因此，在具有抗震设防要求的地区，采用常用电流密度并考虑时间效应时电化学修复对混凝土结构的抗震性能不存在显著影响。     

复杂面内应力状态下平面编织高铝纤维增强氧化铝基复合材料强度及疲劳寿命预测方法

针对平面编织氧化铝基复合材料提出了一种复杂面内应力状态下的强度准则和疲劳寿命预测方法。通过拉伸、压缩及纯剪切试验,分别获得了材料的静强度指标。考虑材料拉、压性能的差异和面内拉-剪联合作用对材料强度的影响机制,提出了修正的Hoffman强度理论。采用该强度理论预测得到的偏轴拉伸强度与试验结果基本一致,偏差不超过10%。开展了偏轴角θ=0°、15°、30°、45°,应力比R=0.1,频率f=10 Hz的拉伸疲劳试验,试验结果表明随着偏轴角的增加,相同轴向拉伸载荷下的疲劳寿命逐渐降低。由于面内剪切应力分量的作用,疲劳失效由纤维主导逐渐过渡到纤维和基体共同主导的模式。基于单轴疲劳寿命曲线,采用Broutman-Sahu剩余强度模型表征剩余强度随疲劳循环次数的变化规律,结合剩余强度演化模型和修正的Hoffman强度理论,提出了一种面内复杂载荷条件下的疲劳寿命预测模型,并引入疲劳剪切损伤影响因子表征拉-剪应力联合作用对材料疲劳行为的影响。采用本文提出的疲劳寿命预测模型,预测不同偏轴角拉伸疲劳寿命,预测结果与试验结果基本一致,偏差在1倍寿命范围内。比较结果表明在给定应力比、温度和疲劳载荷频率条件下,该疲劳寿命预测模型可以用来预测平面编织氧化铝基复合材料拉-剪复杂面内载荷条件下疲劳寿命。      

混凝土疲劳损伤强度可靠度置信限分析

以三参数Weibull概型为基础,结合大量C15混凝土试件的试验和某混凝土重力坝的原型观测反演结果,建立了描述高应力水平区域的混凝土在较低损伤量下低周疲劳强度的置信限分析模型,得到了具有给定置信度的疲劳强度、疲劳寿命和疲劳损伤三者间的关系曲线,NSP---g和DSP---g曲线。利用本文方法可方便地在给定置信限内计算混凝土在给定应力水平条件下的疲劳寿命、损伤量和剩余强度, 对混凝土做考虑损伤的可靠度设计,以及对已建结构进行可靠度评价。     

单向层合板拉-拉及压-压疲劳加载材料退化模型

以刚度退化为基础,并结合正则化疲劳寿命预测方法,推导建立了单层板疲劳累积损伤过程剩余刚度退化模型,同时给出了剩余强度退化模型.本文退化模型适用于拉-拉及压-压疲劳加载任意应力水平和应力比下的单层板疲劳寿命预测,所建立的剩余刚度退化模型显著减少为获得模型参数所必需的试验件数量,经济性好.最后,通过试验研究,建立了材料T300/BMP-316单向层合板疲劳加载各主方向剩余刚度退化表达式、剩余强度退化表达式及疲劳寿命表达式,为层合板结构疲劳损伤分析提供了有力依据.     

多轴低周载荷下钛合金BT9疲劳损伤的微观机理

应变控制比例及非比例载荷低周疲劳试验结果表明,非比例载荷下钛合金BT9附加强化程度很小,而疲劳寿命降低明显.采用透射电镜(TEM)对钛合金BT9的疲劳位错亚结构进行了观测和分析,结果表明,钛合金BT9比例、非比例载荷下出现的多滑移位错亚结构都呈条块状;位错密度随等效应变强度、相位角的增加而增加,且分布极不均匀;非比例载荷下钛合金BT9中的局部高密度位错是其低周疲劳损伤程度加剧及寿命降低的主要因素.     

单向碳/碳复合材料拉-拉疲劳寿命及剩余强度预测模型

基于预测单向复合材料纵向拉伸强度的随机核模型,引入纤维单丝剩余强度二参数Weibull模型及纤维单丝与基体界面剩余强度模型,研究建立了单向复合材料纵向拉-拉疲劳寿命及剩余强度的预测模型。对经过一定次数拉-拉疲劳载荷循环后的纤维束抽取其纤维单丝进行剩余强度拉伸试验,建立了纤维单丝剩余强度的二参数Weibull模型,测试单向碳/碳（C/C）复合材料的纤维与基体界面强度。通过单向C/C复合材料算例分析表明,92.5%、90.6%和87.5%应力水平下对数预测寿命与对数试验寿命比值分别为0.79、1.00和1.11,表明所建立的寿命预测模型用于预测单向C/C复合材料疲劳寿命是可行的;纵向拉伸剩余强度预测值与试验值误差在10%以内,吻合较好,表明所提出的剩余强度预测模型具有较高的精度。     

双向电迁移后混凝土内钢筋氢含量变化及影响

为了研究双向电迁移修复过程混凝土内钢筋表面析氢对钢筋的影响,对混凝土试块进行了不同通电时间、不同电流密度下的双向电迁移修复试验。通过对钢筋中氢含量的检测定量研究了钢筋的渗氢程度,通过恒应变速率拉伸试验和钢筋断口电镜扫描研究了钢筋的力学性能变化,并与电化学除氯进行了对比。结果表明,随着通电时间的延长以及电流密度的增大,混凝土内钢筋氢含量增加,钢筋塑性下降,钢筋断口韧窝尺寸变小,深度变浅,氢脆风险增加;相比电化学除氯,双向电迁移可以有效抑制渗透进入钢筋中的氢含量,降低钢筋氢脆风险;同时定量分析表明钢筋中氢含量与钢筋塑性存在较好的相关性,氢含量每增加1μg/g,钢筋断裂能比就下降12. 18%,氢脆敏感性系数增加9. 92%。