疲劳过程中45^#钢塑性变化规律的研究

对４５＾＃钢在疲劳过程中的屈服极限σｓ，显微硬度ＨＶ及截面收缩率ψ进行了研究。目的在于寻求４５＾＃钢在疲劳过程中的变化规律。结果表明：４５＾＃钢在疲劳过程中其塑性变化的规律性很强，与作者的预测基本一致。     

定侧压混凝土双轴变幅拉-压疲劳累积损伤研究

为了调查混凝土在双轴拉-压交变荷载作用下的疲劳性能和累积损伤规律,利用改造的MTS疲劳试验机对变截面棱柱体混凝土试件进行了定侧压下轴心拉-压单级等幅和多级高-低、低-高变幅疲劳试验．总结了实测等幅与变幅疲劳应变与变形模量的衰减规律,基于疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了两阶段的损伤演化方程,依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳累积损伤模型,并给出了利用本文模型进行疲劳损伤分析和剩余寿命预测的方法．模型预测的剩余寿命与实际试验结果的对比验证了模型的精度与有效性．     

CFL加固RC梁疲劳寿命预测

目的 建立疲劳寿命预测模型,为加固构件的抗疲劳设计提供新的方法.方法 提出了一种可以同时考虑钢筋、混凝土和碳纤维耦合作用下的动态损伤模型.定义加固梁的剩余抗弯刚度为损伤变量,在正截面应力分析的基础上,运用分段线性原理,分析了碳纤维薄板加固梁在疲劳载荷下刚度衰减规律.结果 利用动态损伤模型,数值模拟了碳纤维薄板加固钢筋混凝土梁受弯构件疲劳损伤全过程,计算了加固梁的疲劳寿命.结论 由于考虑了组成材料损伤机制不同而造成的疲劳损伤过程中的应力重分布现象,动态损伤模型能够较好地预测CFL增强RC梁的疲劳寿命.     

利用损伤力学原理快速测定材料的持久极限

本文从疲劳损伤的缺断寿命公式出发,导出了确定材料持久极限的计算公式σ_R=10(1gA/β+1)式中。只要在两个应力水平下做少量试件的疲劳试验,就可确定公式中的参量(β+1),进而得出材料的持久极限σ_R。文中引用文献[1]和[3]的实验数据,本文用方法与常规方法作了σ_R的比较,结果表明;两种方法得出的σ_R相当吻合。     

多级等幅疲劳加载下RPC的损伤累积及剩余寿命预测

为了进行活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)结构的疲劳寿命分析,对轴向循环压缩荷载作用下RPC的损伤累积行为进行了试验,利用残余塑性应变定义了RPC的疲劳损伤,给出了损伤演化方程.基于等效损伤准则,导出了反映RPC非线性损伤累积的力学模型,利用模型进行了RPC的剩余疲劳寿命预测.结果表明,理论损伤累积模型能较好地预测RPC的剩余疲劳寿命.     

在役混凝土T梁疲劳刚度退化及寿命预测方法

为获取在役混凝土T梁疲劳刚度退化规律,开展疲劳寿命预测,基于损伤力学理论构建了考虑开裂损伤的混凝土T梁阶梯刚度模型,通过对3根10 m钢筋混凝土T梁足尺模型进行静力和疲劳破坏试验,获取了疲劳剩余刚度随荷载作用次数的演化规律。引入疲劳损伤系数和刚度退化系数,建立了在役混凝土T梁疲劳寿命预测模型。分析结果表明：随着荷载作用次数的增加,桥梁剩余刚度呈现三阶段衰减,其中疲劳初期和后期阶段衰减较快,但占总寿命比重相对较小,而疲劳中期阶段呈线性稳定退化,约占疲劳总寿命的80%以上,为桥梁服役的主要阶段,疲劳破坏时剩余刚度约为初始刚度的82.7%。最终,针对在役混凝土T梁桥工作性状,提出了在役钢筋混凝土梁桥寿命预测方法,相关研究成果可为此类桥梁寿命预测研究提供理论支持。     

沥青混合料疲劳耐久极限研究

为了评价沥青混合料是否存在疲劳耐久极限,通过控制应变的小梁疲劳试验,研究了沥青混合料疲劳性能随应变水平的变化情况。结果表明:当应变水平较高时,沥青混合料劲度模量随荷载作用次数的增大而急剧减小;随着应变水平的减小,劲度模量的减小趋势逐渐变缓;当应变水平低于200με时,疲劳寿命以非线性增加;当应变水平进一步降为100με和70με时,疲劳寿命曲线呈典型的渐近线特征,这表明沥青混合料确实存在某一疲劳耐久极限,当作用的应变水平低于该极限应变时,沥青混合料倾向具有无穷的寿命。     

LZ50钢在变幅荷载作用下应力交互作用的研究

在现有的研究中,材料的恒幅疲劳试验结果往往被用来表征其疲劳性能以及用于可靠性分析。但是在缺少变幅疲劳试验数据的情况下很难对材料的疲劳寿命给出较为准确的预测。利用超声疲劳试验设备对LZ50钢进行了变幅疲劳性能的研究。并利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析了疲劳断口的形貌特征。试验采用了荷载步线性累加的加载形式,选取最大荷载σhigh=390 MPa。实验结果表明:经过小荷载作用后的实验材料其疲劳性能有着显著的增强,表现出明显的Coaxing效应。通过分析,引入强化因子对Corten-Dolan累积损伤准则进行修正,经修正过后的Corten-Dolan累积损伤准则能较好的预测材料在本文所使用工况下的变幅寿命。     

无粘结预应力活性粉末混凝土梁疲劳全过程应力计算方法研究

通过对无粘结预应力活性粉末混凝土梁进行等幅疲劳试验研究,得到了RPC应变﹑受拉钢筋应变和无粘结筋应力增量随疲劳循环次数变化的变化值.结合试验结果,提出了适用于活性粉末混凝土的疲劳残余应变演化方程及疲劳变形模量退化方程.基于损伤变量的定义形式及应变等效原理,推导了钢筋弹性模量退化模型及剩余疲劳强度模型;受拉钢筋及无粘结筋弹性模量退化模型及剩余疲劳强度模型的不同通过两者的S-N曲线和屈服强度的不同来体现.基于上述模型采用分段线性原理来代替疲劳非线性过程,并利用材料弹性模量的退化来反应材料的疲劳损伤,提出了无粘结预应力RPC梁疲劳全过程正截面疲劳应力计算方法.将计算结果与试验值进行对比,两者吻合较好具有一定精度.     

疲劳荷载作用下钢筋混凝土梁的刚度退化规律及计算公式

对承受疲劳荷载反复作用的钢筋混凝土结构而言,疲劳是一种重要的损伤形式,如何判断和描述其损伤程度是结构损伤与寿命评估领域的一大难题.结构刚度会随损伤发展而逐渐发生不可逆的退化,刚度退化与疲劳损伤之间存在一定的内在关联,且刚度测试简单易行,开展了一系列的疲劳试验研究刚度退化规律和计算方法.通过疲劳试验观测,钢筋混凝土梁刚度退化呈现出非常明显的三阶段规律,刚度退化曲线符合“S”型形态.根据刚度退化规律对试验数据进行拟合,得到可用于计算钢筋混凝土梁刚度退化程度的公式,该公式与10根试验梁的试验结果吻合度较好,能够实现对刚度退化的描述.利用钢筋混凝土梁刚度退化计算公式,可以预测结构在服役过程中的变形发展情况,也可以进行结构疲劳损伤、性能退化程度判定及剩余寿命预测.     

拉—拉变幅载荷下45钢切口件疲劳寿命的分布及其模拟

根据45钢切口件疲劳寿命表达式中疲劳抗力系数和疲劳门槛值物理意义及概率分布,提出了一种新的模拟45钢切口件变幅载荷下疲劳寿命实验及其分布的方法,并与拉－拉变幅载荷下的实验结果进行了比较,结果表明,45钢切口件在变幅载荷下的疲劳寿命分布的模拟结果服从对数正态分布,并与实验结果符合得很好。     

碳钢膏剂渗硼后的热处理工艺及性能研究

利用正交试验法,获得了较佳的碳钢膏剂渗硼工艺及渗剂配方,分别研究了45钢及T10钢膏剂渗硼后不同的热处理工艺对渗硼层及基体组织和性能的影响。实验结果表明:45钢在渗硼后渗层显微硬度均在1 130 HV以上,厚度皆在110μm以上;T10钢渗硼后的渗层厚度均在60μm以上,渗层的显微硬度均在1 360 HV以上;热处理对渗硼层的硬度及厚度没有影响,但对基体组织及性能有明显影响;渗硼后采用淬火及低温回火工艺,可使基体获得回火马氏体组织,从而提高了基体的硬度,减小了基体与渗硼层的硬度差,也提高了基体对渗硼层的支撑作用。     

碳钢膏剂渗硼后的热处理工艺及性能研究

利用正交试验法,获得了较佳的碳钢膏剂渗硼工艺及渗剂配方,分别研究了45钢及TIO钢膏剂渗硼后不同的热处理工艺对渗硼层及基体组织和性能的影响。实验结果表明：45钢在渗硼后渗层显微硬度均在1130HV以上,厚度皆在110μm以上;T10钢渗硼后的渗层厚度均在60μm以上,渗层的显微硬度均在1360HV以上;热处理对渗硼层的硬度及厚度没有影响,但对基体组织及性能有明显影响;渗硼后采用淬火及低温回火工艺,可使基体获得回火马氏体组织,从而提高了基体的硬度,减小了基体与渗硼层的硬度差,也提高了基体对渗硼层的支撑作用。     

盐水泥浆中碳钢的腐蚀疲劳断裂

钻井液中钻具因受到各种作用应力,加上井下高温高压的腐蚀环境,使其易发生腐蚀疲劳断裂。为探讨钻具的断裂过程以期能找到有效的防护措施,实验室内建立了模拟试验装置。针对盐水泥浆中４５钢的腐蚀疲劳断裂行为,通过自制的旋转弯曲腐蚀疲劳试验机,模拟钻具的运转受力情况,研究了不同泥浆介质、应力、载荷频率和温度对４５钢腐蚀疲劳断裂行为的影响,并结合动态腐蚀试验和断口分析,讨论了各影响因素的作用。结果表明,盐水泥浆的ｐＨ值、Ｃｌ－含量等对４５钢的疲劳寿命有直接影响,腐蚀疲劳寿命与与局部腐蚀的程度大小有密切关系;随着加载频率的增大,４５钢的腐蚀疲劳寿命有较大提高;在１５～８０℃温度范围内,４５℃左右时４５钢的腐蚀疲劳寿命最短。     

电化学修复后钢筋疲劳性能试验研究

为了探明电化学修复对钢筋疲劳性能的影响,开展电化学除氯和双向电迁处理后钢筋的轴向拉伸疲劳试验. 基于断裂力学原理及断口微观形貌分析,揭示电化学修复技术引起钢筋疲劳性能变化的机理. 结果表明,电化学除氯会引起钢筋疲劳裂纹门槛值的减小及疲劳弹性模量的退化,宏观表现为钢筋疲劳寿命减小;电化学除氯后钢筋疲劳裂纹起源于钢中白点,裂纹扩展区疲劳辉纹间距增大,瞬断区韧窝变小变浅. 掺入阻锈剂的双向电迁方法对钢筋疲劳性能的负面影响较小,双向电迁修复后钢筋的疲劳断口微观形貌相对于普通钢筋未见明显变化.     

钢纤维部分增强高强混凝土梁疲劳性能的试验研究

通过1根普通高强混凝土梁和3根钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验,分析了疲劳荷载作用下钢纤维部分增强高强混凝土梁跨中挠度及裂缝宽度随循环次数增加的变化规律,探讨了钢纤维掺入层厚对钢纤维高强混凝土梁跨中挠度及裂缝宽度的影响.结果表明,在高强混凝土梁中部分掺加钢纤维能够有效地控制梁的刚度及限制裂缝的发展,疲劳抗裂性能及变形性能随着钢纤维混凝土层厚的增加而提高.     

高强度耐候钢及其在桥梁中的应用与前景

为了解高强度耐候钢的性能及其桥梁中的技术应用,首先总结当前国内外高强度耐候钢在桥梁工程应用的研究进展和成果,回顾了耐候钢技术的发展历程. 然后,分析了高强度耐候钢的腐蚀机理、腐蚀环境、抗腐蚀性能以及各种腐蚀评估方法;归纳总结了高强度耐候钢的焊接性能,以及耐候钢的腐蚀疲劳性能与评估方法. 最后,阐述了高强度耐候钢在国内外桥梁工程中的应用以及中国高强度耐候钢的试验状况. 分析结果表明:虽然中国的耐候钢技术有较大发展,但中国的耐候钢桥梁技术还处于萌芽阶段;耐候钢桥梁在腐蚀作用下的强度、稳定和疲劳问题将成为今后的研究方向;关键部位采用新焊接技术可保证耐候钢桥梁的疲劳强度;中国高强度耐候钢未腐蚀状态下的疲劳和力学性能满足桥梁建设要求,腐蚀状态下高强度耐候钢的疲劳性能和力学性能有待深入研究;基于电化学腐蚀和断裂力学的腐蚀疲劳模型可用于高强度耐候钢的腐蚀疲劳寿命评估.     

利用CFRP加固钢吊车梁弯曲疲劳性能试验研究

目的对利用碳纤维增强塑料(CFRP)加固钢吊车梁的弯曲疲劳性能进行试验研究,以考察贴有CFRP钢吊车梁疲劳寿命的提高情况.方法采用简支梁模型疲劳试验方法,在吊车梁模型的下翼缘外侧分别粘贴一层和两层碳纤维布加固,并进行弯曲疲劳试验.在不同CFRP层数和循环荷载等情况下,观察其疲劳性能的变化,通过回归分析方法,确定了N-S曲线中的系数.结果在一定的条件下,利用CFRP加固钢吊车梁后可以明显提高钢吊车梁的疲劳寿命.当粘贴一层时,吊车梁的疲劳寿命大约提高9%-17%;当粘贴二层时,吊车梁的疲劳寿命大约提高20%-30%.结论利用CFRP加固的方法可以提高吊车钢梁的抗疲劳性能.同时利用试验确定S-N曲线的系数,并可以利用该曲线估算吊车梁的疲劳寿命.     

热处理对H_(13)钢热疲劳性能影响的研究

利用自制的电阻炉加热、循环水冷却式试验机,采用板状试样项端裂纹测试法,对 H13钢进行了热疲劳试验,测试了每100次循环后的裂纹长度和显微硬度的变化.试验结果表明:锻造余热淬火加高温回火后的热疲劳性能优于锻造缓冷加球化退火;提高淬火温度有利于 H13钢热疲劳性能的提高.根据显微组织观察,从理论上解释了上述规律.     

45号钢堆焊熔敷金属的组织及性能

分别采用焊条CHR172和CHR132在基体材料45号钢上进行了堆焊试验；对焊缝金属和热影响区金属的显微组织进行了分析；对堆焊熔敷金属的硬度进行了测试。结果表明：堆焊金属的显微组织和显微硬度与焊条的种类和堆焊工艺参数有关。焊条CHR172堆焊熔敷金属的硬度比焊条CHR132堆焊熔敷金属的硬度好。