桥梁高性能钢HPS485W疲劳裂纹扩展速率试验研究

以国产桥梁用高性能钢HPS485W为研究对象,对7.5mm、12.5mm和19.5mm的HPS485W紧凑拉伸试样分别在应力比R=0.1、R=0.5和R=0.8的疲劳荷载下进行疲劳裂纹扩展速率(da/dN)试验,采用七点递增多项式的方法进行局部拟合求得试样的疲劳裂纹扩展速率。与传统桥梁用钢14MnNb相比,该文试验测得高性能钢HPS485W具有更优越的忍受疲劳裂纹扩展能力。试验结果表明：试样厚度是影响疲劳裂纹扩展速率的关键因素;对同一厚度的试样,疲劳裂纹扩展速率随着应力比R的增大而增大。此外,对19.5mm试样在荷载比R=0.1的情况下,进行工程门槛值的试验测定和理论门槛值的数值求解,分析求得19.5mm的HPS485W的理论门槛值为7.22MPa·m^1/2。该文试验得到的HPS485W疲劳裂纹扩展曲线,可用于高性能钢桥的抗疲劳、防断裂设计与寿命预测。     

降K试验下ADB610钢的疲劳裂纹扩展性能

在厚度为20 mm的ADB610钢板上截取10个取样相同、试样尺寸相同、加工相同的CT试样,采用降K试验法进行疲劳裂纹扩展试验,得到裂纹扩展长度a与裂纹扩展寿命N之间的关系。对每个试样的a-N试验结果,采用一次七点递增多项式拟合方法,运用MATLAB软件编程,分别计算出每个试样基于Paris公式的疲劳裂纹扩展速率表达式。将10个试样Paris公式中的参数取平均值,得到均值裂纹扩展速率表达式,从而得到ADB610钢板采用降K试验时疲劳裂纹扩展性能的规律。     

低温环境下桥梁钢Q345qD疲劳裂纹扩展行为研究

为了明确在寒冷地区服役桥梁钢的疲劳裂纹扩展行为,以16 mm厚桥梁钢Q345qD为研究对象,完成了室温和低温下的夏比冲击韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验和疲劳裂纹扩展门槛值试验。结果表明,夏比冲击功和试样断口剪切断面率随温度的降低而减少;在应力比0.1、0.2和0.5条件下,疲劳裂纹扩展速率均随温度降低而变缓,该桥梁钢的疲劳韧-脆转变温度点在-60℃以下;在室温~-60℃,其裂纹扩展速率均对应力比的变化不敏感;应力比0.1条件下的疲劳裂纹扩展门槛值随温度的降低有略微增大的趋势。该批次桥梁钢表现出了良好的抵抗低温疲劳裂纹扩展性能,防止低温脆性破坏成为疲劳设计的重点;试验数据能为钢结构桥梁的进一步抗低温疲劳和防低温冷脆断裂设计提供参考。     

13SiMNiCrMov钢切口疲劳裂纹萌生门槛值

本文研究在１３ＳｉＭｎＮｉＣｒＭｏＶ结构钢中用尖裂纹的应力强度因子来反映三点弯曲缺口试样的疲劳裂纹萌生规律。当Ｒ＝０．１ｆ＝１００Ｈｚ，试样尺寸Ｂ＊Ｗ＊Ｌ＝１２．５＊２５＊１１７ｍｍ时，缺口名义应力幅的门槛值为△σｔｈ＝３３１５ρ＾０．３５２ＭＰａ，０．５ｍｍ≤ρ≤５ｍｍ，△Ｋｔｈ＝２５０ρ０．３５２ＭＰａｍ门槛值与ρ有关。同时得到缺口裂纹萌生的循环次数Ｎｉ与名义应力幅△σ，缺口曲率半径ρ的定量关     

14MnNbq焊接桥梁钢的疲劳裂纹扩展行为研究

该文系统地研究了14MnNbq桥梁钢焊接热影响区的疲劳裂纹扩展行为。首先,由中心穿透裂纹(MT)试样疲劳裂纹扩展试验,获得了不同应力比R下的疲劳裂纹扩展速率和门槛值;然后考察了应力比R的影响,给出了适于不同应力比的疲劳裂纹扩展速率和门槛值的一般表达式;最后提出了一种由疲劳裂纹扩展门槛值▽Kth确定闭合参数U的新方法,将控制疲劳裂纹扩展的有效应力强度因子幅度写为▽Keff=▽K-▽Kth,由此讨论闭合参数U的确定方法。研究结果表明:对于14MnNbq焊接桥梁钢,该文给出的疲劳裂纹扩展速率表达式与试验结果符合得相当好。     

TA5钛合金的疲劳裂纹扩展门槛值与疲劳裂纹扩展速率的关系

研究了大规格ＴＡ５钛合金热轧环村的疲劳裂纹扩展门槛值ΔＫ＿（ｔｈ）与疲劳裂纹扩展速率加ｄａ／ｄＮ之间的关系。结果表明，Δｋ＿（ｔｈ）值可由近门槛区的ｄａ／ｄＮ表达式直接按定义ｄａ／ｄＮ值算，而无需进行繁琐的试验测定。这一结果同样适用于β区加热热轧ＴＡ５钛合金板材。     

金属材料疲劳小裂纹扩展速率试验方法编制说明

概述了疲劳小裂纹试验方法航标的编制背景,论述了航标中几个主要技术问题,如,小裂纹试样和小裂纹监测方法的选择,三维应力强度因子K的确定,小裂纹数据有效性的判据及物理小裂纹门槛值,并且与ASTME647－9a方法中附录X3进行了比较。     

裂纹闭合与疲劳裂纹扩展力的测试方法

介绍了一种在近十年里发展的裂纹扩展力测量方法，这种方法将裂纹扩展的门槛值行为与直流电位法结合起来，可以测量某一载荷下裂纹开始扩展的应力强度因子Ｋｐｒ，并由此计算有效应力强度因子范围ΔＫｅｆｆ＝Ｋｍａｘ－Ｋｐｒ。     

GH4169合金焊接接头高温疲劳裂纹扩展性能试验研究

对GH4169合金焊接接头在650℃下的疲劳裂纹扩展性能进行了测试和分析.结果表明,疲劳裂纹扩展速率、初始裂纹尺寸、裂纹容限和温度对焊接接头的疲劳裂纹扩展寿命都有影响.母材及焊缝的疲劳裂纹扩展速率和裂纹容限均有较大的差异.     

轴取钢疲劳裂纹扩展速度的研究

研究了轴承钢碳化物及晶粒细化对轴承钢疲劳寿命的影响，结果表明：细化轴承钢中的碳化物可以使其疲劳裂纹扩展速率下降，而同时细化轴承钢中的碳化物和晶粒，会使其疲劳裂纹扩展速率下降更明显。     

轴承钢疲劳裂纹扩展速率的研究

研究了轴承钢碳化物及晶粒细化对轴承钢疲劳寿命的影响。结果表明;细化轴承钢中的碳化物可以使其疲劳裂纹扩展速率下降,而同时细化轴承钢中的碳化物和晶粒,会使其疲劳裂纹扩展速率下降更明显。     

钢板-混凝土组合桥面板疲劳性能试验研究

为研究钢板-混凝土组合桥面板在疲劳荷载下的受力性能,该文完成了10块钢板-混凝土组合桥面板试件的等幅疲劳试验研究。试验主要考察栓钉布置、开孔钢板连接件数量及疲劳荷载幅值等3个因素对组合桥板的疲劳破坏模式及疲劳损伤程度的影响。试验过程中对组合桥面板各个主要时刻的动挠度、混凝土应变、底部钢板应变、残余挠度及剩余承载力进行测...     

钢结构角焊缝抗剪疲劳性能的试验研究

国内外学者对钢结构的焊缝连接在名义正应力荷载条件下的疲劳性能进行了广泛的研究,但是所见文献中对焊缝在名义剪切应力下的疲劳性能研究较少。为此,以Q345B钢材制作了原状处理的侧面和正面角焊缝连接的2组板材试件,采用高频疲劳试验机进行常温剪切疲劳试验,并进行数据拟合。试验结果发现：该文试验中的2类焊接试件的疲劳试验结果具有非常大的离散性。由中国钢结构规范GB 50017-2017得到的200万次下的疲劳强度值比侧面角焊缝试验拟合曲线计算得到的值小,两者曲线吻合较好;正面角焊缝试验所得疲劳强度高于各国规范;正面角焊缝接头抗剪切疲劳强度高于侧面角焊缝接头;正面角焊缝疲劳破坏形式为贯通焊缝裂纹,侧面角焊缝为焊趾向热影响区延伸裂纹。研究结果表明：现有中国规范评价侧面和正面角焊缝剪切性能都偏于安全,但是使用规范推荐的曲线评估侧面角焊缝剪切疲劳性能较为合适。     

钢桥钢梁整体节点疲劳试验研究

本文研究了钢桥钢梁中棱角焊缝构造细节的疲劳问题。依据钢桥设计中所采用的钢梁棱角焊缝构造细节形式,模拟设计制备了该细节的疲劳试件。通过疲劳试验研究和有限元分析,确定了该细节的疲劳抗力曲线和有关的统计参数,并建立了棱角焊缝构造细节疲劳破坏模型。该模型对于工程设计、桥梁检修等方面具有重要意义。     

正交异性钢桥面疲劳开裂研究

正交异性钢桥面板的钢结构桥梁在车辆荷载作用下易出现疲劳开裂,为了解决这一问题,该文采用在正交异性钢桥面板上设置薄层RPC(Reactive-Powder-Concrete)超高性能混凝土层,将钢桥面转变成组合桥面,从而提高了桥面刚度,能有效改善结构受力状态,且不会增加桥梁上恒载重量。通过对某大桥的计算分析表明:采用组合桥面后,车辆荷载作用下的钢桥面应力大幅度下降。钢桥面疲劳敏感点处的拉应力降幅达到71.32%~72.39%,大幅度的提高了钢桥面的抗疲劳寿命;薄层RPC面板的高强度和高韧性,完全能满足组合桥面的最大拉应力10.08MPa的强度要求,成为钢桥面上的永久结构层,可以大幅度降低钢桥面板的开裂风险。     

钢结构角焊缝低温抗剪疲劳性能的试验研究

国内外学者对钢结构的焊缝连接在常温下的疲劳性能进行了广泛的研究,但是所见文献中对构造细节在低温下的疲劳性能研究较少。为此,以Q345B钢材制作了原状处理的侧面和正面角焊缝连接的两组板材试样,采用高频疲劳试验机在0℃、-20℃、-40℃下进行低温疲劳试验,并进行数据拟合。试验结果发现：对于侧面角焊缝试样而言,低温会提高构造细节的疲劳寿命,而低温对正面角焊缝试样的影响并不明显。低温下的正面角焊缝抗疲劳强度高于侧面角焊缝。正面角焊缝疲劳破坏形式为贯通焊缝裂纹,侧面角焊缝为焊趾向热影响区延伸裂纹。研究结果表明：低温对于不同的构造细节形式的节点疲劳寿命的影响没有统一的结论,有待更多试验进行研究并分析。     

Q345R钢多个过载作用下疲劳裂纹扩展行为研究

单一过载使得疲劳裂纹扩展速率减缓,可以提高疲劳寿命,但对于多个过载作用下疲劳裂纹扩展仍未明确,有待于进一步研究。针对Q345R标准紧凑拉伸试样,在常幅循环加载条件下引入多个拉伸过载,研究多个过载作用对疲劳裂纹扩展行为的影响。研究结果表明：在保持应力比、过载位置和过载比不变的情况下,随着过载间距增加,迟滞效应先增加后减小;过载间距循环数是单一过载迟滞循环数的一半时,da/dN_min达到最小,迟滞效应最明显。采用含有过载交互作用参数Ø_I的修正Wheeler模型对不同的过载间距疲劳裂纹扩展行为试验结果进行预测,预测的结果与试验结果能够很好的吻合。     

超高韧性水泥基复合材料疲劳裂缝扩展公式的理论与试验研究

该文基于Paris公式,对具有应变硬化和多缝开裂特征的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的疲劳裂缝扩展理论进行了理论研究,并通过试验进行验证。研究表明,Paris公式适用于UHTCC。其中：裂缝扩展参数由裂缝面积扩展A表示;与之相应,使用复合断裂能增长量#x00394;J代替应力强度因子变化量#x00394;K。基于试验,该文求出UHTCC的疲劳裂缝扩展门槛值,即当疲劳过程中的断裂能幅值#x00394;J小于某一临界值#x00394;J_th时,疲劳裂缝不扩展。在疲劳过程中,UHTCC的裂缝覆盖面积随疲劳过程呈三阶段线性发展,与疲劳变形的发展趋势一致。UHTCC的疲劳裂缝扩展随疲劳最大荷载与荷载幅值的增大而加速发展。