横向路拱引起路面疲劳破坏的差异研究

为研究高速公路横向路拱引起的车辆左右轮下的路面疲劳差异破坏，利用有限元软件ANSYS对高速公路横向路拱引起的路面差异破坏进行计算研究.计算了标准轴载下路面结构的疲劳寿命年限，提出了疲劳寿命差异系数的概念，分别研究了左右轮下面层剪切疲劳破坏差异和底基层拉伸疲劳破坏的差异，解释了在道路上总是车轮右侧路面龟裂或裂缝严重，而左侧损坏相对较小的现象.研究认为：车轮左右两侧路面疲劳破坏寿命是不同的，并且两侧路面的疲劳寿命差异系数随着横拱坡度的增加而急剧增大；随车辆重心高度的增加而增大.     

车辆多轴恒动载作用下柔性路面疲劳寿命研究

为研究车辆多轴移动恒动载作用下柔性沥青路面的疲劳寿命,采用有限元分析软件ABAQUS建立考虑柔性沥青路面粘弹性的三维有限元模型,计算车辆多轴移动恒动载作用下柔性沥青路面应变响应,并应用应变疲劳模型对柔性沥青路面进行疲劳寿命预测。预测结果表明,在车辆多轴移动恒动载作用下,沥青各层的3个方向应变响应均不相同,沥青下面层底面的横向拉应变数值最大;以车辆前轴和中、后轴车轮的路面疲劳损伤度代替其他轴的路面疲劳损伤度,预估路面疲劳寿命分别为2.813×1011和1.037×1011,相对于以车辆前轴和中、后轴车轮的路面疲劳损伤度,一起预估路面疲劳寿命分别增大114.08%和减小21.08%。该研究可为路面结构的设计与路面寿命评估提供参考依据。     

下穿U型道路在行驶车辆作用下的动力响应

为了解下穿U型道路在车辆荷载作用下的动力特性,通过对车辆、下穿U型道路振动系统的分析,将车-路耦合振动问题分解成两个独立的运动体系,即车辆振动子系统和道路振动子系统．利用车轮和路面的位移协调方程来考虑车路的接触,在空间整体车辆模型振动微分方程推导的基础上,考虑路面不平度的三维空间分布,对路面不平度非一致激励下U型道路的动力响应进行研究．结果表明,当路面平顺时,车-路耦合作用力波动很小;随着路况的变差,车-路耦合作用力迅速增大;在路面不平度的非一致激励下,左右轮作用力存在明显差异．车辆行驶速度对动载系数的影响较小,路面不平度对动载系数的影响较大．路况较差时,应考虑车辆荷载的冲击效应．     

聚酯纤维沥青混凝土路面的疲劳寿命计算

目的研究在沥青混凝土中加入聚酯纤维后的沥青混凝土路面的疲劳寿命．方法通过劈裂试验确定了不同温度下的聚酯纤维沥青混凝土的劲度模量，并基于损伤力学计算理论，采用平面应变有限单元法，考虑在车辆荷载和温度荷载耦合作用下对含有反射裂缝的路面体结构的疲劳寿命进行了计算．结果加入0．296的聚酯纤维沥青混凝土路面结构体的疲劳寿命提高了51％．结论在沥青混凝土中加入聚酯纤维能够增加混合料劲度模量，提高路面的疲劳寿命．     

路面结构平衡的破坏接近度分析

为了优化路面结构设计,合理匹配路面结构层,提出了基于破坏接近度的路面结构平衡优化设计方法。结合某等级路路面结构和受力特点,构建了三维模型,采用Abaqus有限元分析软件,对道路路面结构在车辆荷载作用下的位移、应力、应变和塑性响应进行了分析,并计算了路面各结构层、路基处治层的破坏接近度,对比分析了破坏接近度与疲劳寿命预估、层间刚度比。结果表明基于破坏接近度的路面结构平衡优化设计方法能够很好地反映荷载作用下路面结构的平衡性。     

不平整路面上的车辆等效动载系数

采用双自由度4参数的四分之一车辆振动模型，以路面不平整度为激励，运用随机振动理论分析了不平整路面上的车辆随机动载，得到了车辆动载、车辆动载峰值及其系数的概率分布.基于车辆动载峰值的概率分布以及Palmgren-Miner线性累积疲劳损伤理论，推导了车辆对不平整混凝土路面的等效动载峰值及其系数的表达式，建立了车辆随机动载与确定性动载之间的关系，进而根据车辆随机振动确定车辆动载系数.算例分析表明，在以均值加3倍方差作为车辆可能出现的最大动载的情况下，最大动载系数和等效动载峰值系数随车速及路面不平整度的增大而增大，但在相同条件下，最大动载系数远大于等效动载峰值系数，说明采用最大动载系数进行路面结构设计是偏于保守的.     

钢桥面板U肋与顶板焊根疲劳寿命预测方法对比分析

为了对正交异性钢桥面板U肋与顶板焊缝疲劳细节进行轮载作用下受力分析及损伤度预测影响因素分析,以南京长江三桥及实测车流数据为背景,建立多种有限元模型,对不同的疲劳效应计算方法进行对比分析.结果表明:钢桥面板的应力幅计算中,采用国内车轮横向分布模型所计算的轮迹修正系数约为欧洲规范车轮横向分布模型的0.7~0.8倍.基于累计损伤破坏准则,名义应力法偏安全;有效缺口应力法的预测稳定性不够;针对文中钢桥面板细节的有限元疲劳寿命预测,1 mm热点应力法理论性强,结果稳定性好,结果最为精确.建议使用该方法对钢桥面板顶板与横隔板细节进行疲劳预测.     

西溪河大桥主桥疲劳性能分析及寿命预测

随着我国高速铁路网络的逐步形成,钢结构铁路桥梁的疲劳问题日益显著,成为研究的热点。以典型的上承式钢拱桥——西溪河大桥为研究对象,通过有限元软件ANSYS对主桥结构建立数值模型,分析其在疲劳荷载下的应力分布及应力集中系数。对材料的基本S~N曲线进行合理修正,得到针对桥梁构件的S~N曲线;应用名义应力法,计算桥梁结构中各杆件的疲劳寿命,进而研究大桥的疲劳性能。研究结果表明:西溪河大桥的疲劳寿命大于107次,疲劳性能满足实际要求;应力集中主要出现在腹杆与弦杆的焊接部位,因而施工时应重点保证焊接质量;虽然疲劳破坏为脆性破坏,但拱桁架中部分杆件失效后可进行多次应力重分布,结构仍然有一定的静力及疲劳承载能力,因此结构的整体疲劳破坏具有一定延性。文中提出的疲劳寿命计算方法适用于桥梁的寿命评估。     

高速公路平曲线路段半挂汽车列车的横向稳定性

为提升半挂汽车列车在高速公路平曲线路段行驶的安全性,采用TruckSim软件构建车辆动力学仿真系统,选取车轮临界横向附着系数和横向载荷转移比作为车辆横向稳定性评价指标,通过单因素分析和多因素方差分析,确定了高速公路平曲线路段的几何线形、车速和车辆总质量对横向稳定性指标的影响.运用SPSS软件建立了半挂汽车列车的横向稳定性参数模型,并对半挂汽车列车在雨雪路面的运行安全进行评价.研究结果表明:总质量48 t的半挂汽车列车以任何速度在结冰路面上行驶都会发生侧滑;在积雪路面上均可保证低速安全运行;在积雨路面上,半挂汽车列车可以保证以90 km/h的车速安全运行.研究成果量化了平曲线几何线形、车速和车辆总质量对半挂汽车列车横向稳定性的影响,所建立的车辆横向稳定性模型可以为构建高速公路行车安全保障体系提供理论依据.     

路面不平度对多轴载货汽车动载特性的影响研究

为研究路面不平度对多轴重型车辆动载荷的影响,本文采用路面有理函数功率谱密度和谐波叠加法,建立了A~D级随机路面,并与多体动力学仿真软件Simpack建立的多轴载货汽车刚柔耦合的整车虚拟样机集成,创建了随机路面激励下载货汽车行驶动力学模型,并对不同路面不平度、不同车速下汽车各轴车轮动载系数进行仿真计算。仿真结果表明,路面等级在A~D级、车辆行驶速度为50~80km/h时,前轴车轮动载系数的变化范围为1.889~2.462,前中轴车轮动载系数的变化范围为1.880~1.985,中后轴车轮动载系数的变化范围为1.888~2.566,后轴车轮动载系数的变化范围为1.888~2.621。该研究为分析路面损伤及车辆结构件设计提供了参考依据。     

用Haigh图估算缺口试样疲劳极限

用20Cr钢、40Cr钢两种材料在不同缺口尖锐度下进行疲劳试验,借助Haigh图研究缺口试样疲劳极限随平均应力变化的规律;并据静弯试验结果,探讨用静弯性能估算缺口疲劳极限的方法。结果表明:1.可以根据材料光滑试样疲劳极限σ-1、抗弯强度σbb及疲劳缺口应力集中系数K_f建立Haigh图,来估算在不同平均应力下,光滑试样及缺口试样疲劳极限。2.缺口试样疲劳极限,不仅与材料强度有关,而且依赖于缺口根部塑性,可以根据缺口引起试样抗弯强度与挠度乘积的变化,估算K_f。     

金属结构的疲劳损伤有限元分析研究

金属材料的疲劳损伤是工程界早已发现的问题，金属结构的疲劳破损问题正日益突出，为了较好地预测金属结构和构件的剩余疲劳强度与疲劳寿命，必须建立疲劳损伤有限元分析模型，来完整描绘其应力场、应变场以及损伤场的变化全过程．针对金属材料的特点，从损伤力学的基本原理出发，通过切实可行的疲劳损伤演化规律实现损伤理论与有限元软件的结合，建立适用于金属结构的疲劳损伤有限元分析模型，最后通过疲劳试验结果与理论计算比较，对模型进行了分析与评价。     

5种疲劳计数方法对疲劳寿命预估的影响

选用11种疲劳计数统计处理方法中的5种计算机程序,对二汽技术中心EQ-140车轮轮辐实测的动载数据进行处理,根据处理结果编制成疲劳载荷谱,并转换成应力谱,用Minner法则进行疲劳寿命估算,得出5种不同的疲劳寿命估算结果,从而分析得出不同疲劳计数统计方法对疲劳寿命的影响。     

估算低温下金属材料应变疲劳寿命和疲劳极限的新方法

本文建立了估算低温下金属材料应变疲劳寿命的新方法,并首次提出了金属疲劳极限的热激活模型。该模型可定量地解释温度和频率对疲劳极限的影响。研究结果表明,提出的应变疲劳公式可很好地拟合低温下金属材料应变疲劳寿命的实验结果;疲劳极限可表示成非热激活分量σ_(ai)(ε_(apc))和热激活分量σ_a~*(T,ε_p)之和;σ_(ai)(ε_(apc))是与温度和频率(或应变速率)无关的材料常数;σ_a~*(T,ε_p)与流变应力的热激活分量近似相等。最后用文献中的实验数据对本文提出的低温下就应变疲劳寿命和疲劳极限的估算方法进行了验证。     

低循环疲劳问题的工程设计方法及应用

阐述压力容器疲劳失效的原因及特点，粗析低周疲劳曲线的由来，介绍疲劳分析方法及低周疲劳曲线的工程应用和免疫疲劳分析的部分条件，指出疲劳分析设计时需考虑容结构及制造和检验方面的要求。     

表面硬化齿轮齿面强度计算的探讨

本文提出以疲劳振幅最大值[A(τ_(YZ)/Hv)]_(max)作为剥落计算判据,结合东风4型机车牵引齿轮计算表明:剥离裂纹的产生不仅与表面下的剪应力有关,而且与硬度及其分布有关。根据齿表下疲劳振幅最大值[(Aτ_(YZ)/Hv)]_(max)的大小和位置,就可以预测剥离裂纹的发生。文中编制的剥离计算机程序为剥落分析提供了计算工具。     

由改善显微组织形态提高钢件疲劳寿命

本文探讨研究由改善显微组织形态提高调质高强度钢件疲劳寿命的可能性及相应的机理和途径。实验研究发现,通过改善显微组织到预想的状态,使调质高强度钢应力场强度因子范围门槛值稍有增高,疲劳裂纹扩展速率减低,疲劳寿命明显提高。分析认为,对疲劳寿命的提高是依据作者对改善调质高强度钢强韧化机理和途径的论点而合理设计热处理工艺,使这种钢晶粒显著细化,碳化物颗粒极为细小而均匀以及基体韧化的结果。这种组织形态具有阻碍疲劳裂纹扩展、减小应力集中和阻碍新裂纹的产生等作用,是提高疲劳寿命的重要原因。对改善调质态钢的强韧性和提高疲劳抗力的机理和途径作了分析探讨。     

基于模糊理论的混凝土疲劳强度计算模型

分析了混凝土常规疲劳试验结果具有很大离散性的原因；分析得到疲劳寿命概率分析方法和初始强度概率分析方法计算疲劳强度标准值具有一致性；从这一结论出发利用模糊数学和统计理论对常规混凝土疲劳试验结果进行模糊可靠性分析，材料强度采用正态分布，模糊隶属函数采用工程上常用的降半梯形分布，进而得到计算疲劳强度标准值的方法。     

结构疲劳试验寿命数据分布类型对其使用寿命的影响

对于飞机结构疲劳试验寿命数据,工程上一般采用概率纸结合相关系数法来确定其分布类型,但用此方法,有时同一试验数据既能通过对数正态分布又能通过双参数Weibull分布的检验,而不同分布时疲劳寿命分散系数不同,用不同分散系数计算出的结构使用寿命有时会有较大的差别,给结构的定寿延寿工作带来困难。本文对此问题进行了研究,结论为:当可靠度要求低于99%时,可以采用概率纸结合相关系数法来确定其分布类型;当可靠度高于99%时,应该采用效率较高的分布检验法。