变压器有载分接开关快速切换机构弹簧断裂失效分析

为了研究某35 kV变压器有载分接开关快速切换机构弹簧断裂原因,采用宏观检查、断口形貌分析、能谱分析及金相显微组织观察等手段进行分析。结果表明:弹簧钢基体中存在大量不规则分布的非金属夹杂物,弹簧断裂原因为疲劳断裂,在长期交变应力作用下,弹簧表面附近的夹杂物处首先萌生疲劳源,并发展成为疲劳裂纹,裂纹在交变载荷作用下不断扩展,最终发生断裂。     

断口的宏观分析(下)

2.扭转疲劳断口在实际使用中,扭转疲劳断裂是除了弯曲疲劳断裂以外最常见的一种疲劳形式。前面已经说明,扭转载荷在垂直于轴线(横向)及平行于轴线(纵向)的两个方向上产生最大剪应力,同时在与轴线成45°角的两个方向上产生最大正应力(其中一个方向上是拉应力,另一个方向上是压应力,而拉应力是我们所感兴趣的)。此外,这些最大正应力和剪应力是大小相等的。因此,在扭转疲劳载荷的作用下,可能产生两种形式的裂纹:一种是由剪应力引起而平行于最大剪应力平面的(即     

部分预应力钢骨超高强混凝土预制梁疲劳性能试验研究

装配式混凝土结构是建筑工业化发展中较为新颖的结构体系,而预制混凝土梁作为此类结构的重要组成部分,深入研究其受力特点和破坏模式已成为工程领域的迫切需求。本文为研究部分预应力钢骨超高强混凝土预制梁的疲劳抗弯性能,分别对4根部分预应力钢骨超高强混凝土预制梁和1根部分预应力超高强混凝土预制梁进行了疲劳荷载作用下的抗弯试验研究,得到了荷载-挠度曲线和非预应力受拉钢筋的拉应变与疲劳次数的相关性变化规律,以及抗弯刚度的退化规律。结果表明:非预应力受拉钢筋疲劳断裂可以作为预制试件疲劳破坏的标志,等效应力水平是试件发生疲劳破坏的主要因素。此外,通过分析预制梁的刚度降低系数与疲劳次数、非预应力受拉钢筋应力幅值比与疲劳次数的关系曲线,以预测其疲劳寿命。     

自密实预应力混凝土梁的疲劳性能试验研究

本文通过5根自密实和3根振捣密实混凝土模型梁的疲劳试验对比,研究了自密实部分预应力混凝土梁的疲劳性能,试验表明自密实与振捣密实混凝土梁的疲劳性能没有明显的差异,自密实混凝土梁的疲劳性能略优于振捣密实混凝土梁,但自密实混凝土结构仍可采用振捣密实混凝土结构疲劳理论和计算方法来进行分析。部分预应力混凝土梁的疲劳破坏一般是混凝土疲劳开裂,受拉非预应力钢筋疲劳断裂,一般不会出现预应力钢筋疲劳断裂和受压混凝土疲劳压碎;考虑混凝土的非线性性能计算受拉钢筋的疲劳应力幅值比按初始弹性状态计算受拉钢筋的疲劳应力幅值估计梁的疲劳寿命与试验结果具有更好的吻合性,更适用于自密实或振捣密实混凝土结构的疲劳寿命估计。     

装载机分配阀弹簧断裂失效原因分析及预防

某型号轮式装载机液压分配阀弹簧异常断裂,通过宏观断口分析、化学成分检测、扫描电镜和金相检测,对出现的两种共性断裂模式分别进行分析,结果表明:对于正断型扭转疲劳断裂模式,是由于弹簧表面缺陷、表面脱碳及原材料带状组织在使用过程中导致的疲劳失效;对于复合型扭转疲劳断裂模式,是由于弹簧热处理前的表面裂纹导致,同时回火不充分也在一定程度上影响了弹簧的疲劳性能。最后,针对制造过程中可能导致产品缺陷的关键工序提出预防控制措施。     

型钢混凝土梁受弯疲劳性能研究

为了掌握高铁车站结构中型钢混凝土(SRC)梁的受弯疲劳性能,开展了该类组合梁在反复荷载作用下的疲劳试验。研究了疲劳加载过程中SRC梁内的H形钢、钢筋、混凝土、栓钉剪力键等各组件的受力状态和破坏模式,讨论了各组件的参数对SRC梁疲劳性能的影响规律。研究表明:在循环荷载作用下,发生疲劳破坏之前SRC梁各组件能很好地共同工作,挠度能满足使用要求,混凝土裂纹宽度都在0.2 mm以内;SRC梁疲劳破坏过程具有H形钢梁与钢筋混凝土梁两者疲劳破坏的共性特点,H形钢受拉翼缘疲劳断裂是SRC梁疲劳破坏的重要标志。提出了采用SRC梁内H形钢受拉翼缘应力幅来评估SRC梁疲劳强度的应力幅-疲劳寿命曲线。     

重载铁路桥梁疲劳试验研究

借助现代光纤光栅传感、传统应变片和891-Ⅱ拾振器的疲劳试验实时测试系统,通过12片1/6缩尺模型梁疲劳试验,研究重载铁路桥梁疲劳破坏形态以及振幅、刚度、非预应力筋和预应力筋应变、混凝土应变随重复荷载次数的变化规律。研究表明:重载铁路桥梁疲劳破坏前预应力筋和非预应力筋应力幅值比约为0.6～0.7,疲劳破坏由梁底非预应力筋疲劳断裂引起,主要是因为两种力筋疲劳破坏强度相差较大造成的,预应力筋和受压区混凝土的应力幅较低,一般不会发生疲劳破坏;疲劳下限相同时,不同上限下普通钢筋疲劳断裂时的应变幅值和断口基本相同,不同的是疲劳寿命;疲劳重复荷载下,混凝土、力筋荷载-应变曲线不断向拉(压)应变增大方向"移动",大致呈三阶段特征,在向疲劳损伤演变过程中,曲线斜率不断变小;疲劳下限相同的梁,刚度衰减终值基本相同,非预应力筋疲劳断裂后试验梁体剩余48%～54%左右的刚度;30t轴重下,模型梁受拉普通钢筋疲劳稳态下的应力幅值158～176MPa,预应力筋应力幅值78～117MPa,桥梁容许疲劳寿命275～325万次,极限疲劳寿命350～450万次。     

存在裂纹的压力容器疲劳断裂分析

为了分析工程中常见的破坏性极大的压力容器疲劳问题,基于断裂力学理论将存在初始裂纹的压力容器等效为无穷远处作用均匀拉应力的含中心裂纹无限大板问题,解出表面半椭圆裂纹和穿透裂纹的应力强度因子;利用断裂判据得到裂纹的临界断裂尺寸;采用Paris表达式对裂纹扩展速率进行描述,推导出初始裂纹在不同裂纹尺寸和形式下的裂纹疲劳扩展寿命。结果表明,对于存在不同尺寸和形式裂纹的压力容器,其疲劳寿命可以由裂纹疲劳扩展寿命明确表示,并且为现役压力容器的安全评定提供一定的理论依据。     

钢梁腹板斜截面主拉应力幅超值疲劳机理研究

钢梁腹板纵向纤维受压区和中性轴附近纯剪区疲劳裂缝的出现很难用正截面疲劳应力幅是否超标来判别。本文对受疲劳荷载钢梁腹板中部纯剪区、上部受压区及下部受拉区的应力单元进行了分析,揭示了因轮压滚动引起单元体剪应力变号,从而引起主应力面拉、压应力突变,造成很大的疲劳应力幅。因而,对于腹板剪应力水平较高的梁,存在较大的危险性。同时,本文说明了因剪应力变号而发生的腹板疲劳裂缝,其扩展机理不同于因拉应力幅而引起的翼缘疲劳裂缝的扩展机理,前者属于渐进型,后者属于扩张型。     

铸铁管道爆裂的成因及预防措施

在正常工作状况下 ,铸铁管主要承受内水压力、回填土水平向侧压力、回填土竖向压力、地面车辆荷载和堆积荷载。铸铁管通常在以下两种情况下发生爆管或断裂 :①在内水压力作用下管壁截面上的拉应力大于铸铁管的极限受拉强度 ,即δＬ>[Ｒｉ]发生爆管。由于管道的圆筒体几何条件 ,由均匀的内压在管道纵向上产生的拉应力为环向上产生的拉应力的两倍 ,这也是管道爆管裂缝多沿管道纵向发展的原因。②铸铁管在荷载组合中的外压作用下 ,管截面上的最大弯曲拉应力大于荷载作用下铸铁管的极限受拉强度 ,即δＷＬ>ＲＷＬ,管道发生断裂。在荷载组合中 ,…     

塔机钢结构疲劳断口材质分析探论

塔机的钢结构疲劳断裂在塔机事故中占有一定比例，人们对疲劳的研究往往从疲劳应力、应变着手，而忽视了材料的质量问题。我们从疲劳断裂的机理来分析。材料在交变载荷下产生断裂，叫作疲劳断裂。疲劳断裂应力比静载荷下材料的抗拉强度ｂ低得多，甚至比屈服强度也低很多。不管脆性材料或延性材料，其疲劳断裂在宏观上均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂，故疲劳断裂一般表现为低应力脆性断裂。疲劳破断是损伤的积累。在恒应力或恒应变下，疲劳将由三个过程组成：（１）裂纹的形成（形核）；（２）裂纹扩展到临界尺寸；（３）余下断面的不…     

桥式起重机焊接梁疲劳强度可靠性设计分析

起重机钢结构疲劳强度从最大应力定值许用应力法到应力幅概率极限状态设计法是设计理论的重大发展。本文介绍了概率法原理;统计了疲劳抗力和载荷效应的分布规律及参数;推荐了可靠指标及实用设计式,使起重机疲劳设计前进了一步。     

土木工程结构设计中结构断裂和疲劳理论

在结构设计时,关于构件的断裂和疲劳是考虑的关键点,在实际工程中构件多数是在交变应力作用下工作,发生疲劳破坏的,因此疲劳分析在结构工程设计中占有重要的地位,对于结构设计寿命的影响是至关重要的。由于结构设计时没有充分考虑疲劳与断裂在结构构件中的影响,导致出现工程事故的比比皆是。疲劳和断裂是引起结构和构件失效的主要原因之一。疲劳理论为解决构件设计使用寿命提供了理论基础和计算方法。     

某型装载机柴油箱结构强度设计

应用有限元分析软件ANSYS Workbench对在CAD软件Pro/E中完成初步结构设计的柴油箱进行强度分析,得到柴油箱后侧板所受最大应力及应力分布状况;根据装载机实际工况,计算出后侧板许用应力大小.比较结果表明,初步设计的柴油箱后侧板上的最大应力大于许用应力,存在疲劳破坏风险.提出两种优选方案进行对比分析,得出合理...     

轴向荷载作用下小规格拉铆钉和普通螺栓疲劳性能对比研究

拉铆钉因其良好的防松动、抗疲劳和防腐性能以及较强的环境适应性等特点而被广泛应用于航空航天、轨道交通、桥梁建筑等领域。为解决光伏支架中螺栓连接易发生疲劳的问题,现研究一种国产新型拉铆钉的轴向疲劳性能,用以代替普通螺栓连接进而提高光伏支架的疲劳寿命。对LMY8和LMY10小规格拉铆钉及同规格的普通螺栓进行了轴向荷载作用下的静力试验和疲劳试验,并利用ABAQUS软件进行了拉铆钉铆接过程的模拟,利用FE-Safe软件对拉铆钉疲劳寿命进行了模拟。研究结果表明：在同样条件下,铆钉的疲劳性能优于普通螺栓的疲劳性能;拉铆钉在轴向荷载作用下的疲劳断口位于套环和锁紧环槽啮合的第一圈螺纹处,此处应力集中是拉铆钉发生疲劳失效的主要原因;拉铆钉的疲劳寿命会随着最小荷载的增大而提高,随最大荷载的增大而降低;由疲劳云图可知,拉铆钉在承受轴向循环荷载作用时,铆钉头部下方R角过渡处也会产生较大的应力,此区域也是易发生疲劳失效的部位。     

无粘结部分预应力混凝土梁的疲劳性能试验研究

通过6片无粘结部分预应力混凝土梁和1片普通钢筋混凝土梁的疲劳试验,研究了这种结构的疲劳破坏形态以及刚度、钢筋应变、混凝土应变随着重复荷载次数的变化规律。研究表明:无粘结部分预应力混凝土梁的疲劳破坏主要是梁内受拉普通钢筋的疲劳断裂引起的,预应力钢筋和受压区混凝土的应力幅较低,一般不会发生疲劳破坏;荷载重复200×104次后,无粘结部分预应力混凝土梁刚度退化明显。文中还给出了无粘结部分预应力混凝土梁疲劳寿命的计算方法,所得计算值与试验值吻合较好。     

应力状态和应变率对Q690钢延性断裂行为的影响（英文）

研究了中国Q690高强度结构钢在不同低应变率下的真实应力-应变关系和延性断裂特征。加载了3种不同开口尺寸的单轴拉伸平板试件和纯剪试件,获得了广泛的应力状态。用试验结合数值模拟的方法确定等效塑性断裂应变、应力三轴度和罗德参数。结果表明,应力三轴度和罗德参数是控制断裂的主要影响因素。与应力相比,应变对应变率更为敏感,等效塑性断裂应变随应变率的增大而增大。此外,由于断裂前纯剪试件标距范围发生明显的变形和应力集中现象,断裂面以拉应力或拉剪应力为主,纯剪试件的设计需要进一步研究。     

混合配筋受拉试件预应力钢筋的疲劳特性

本文用混合配筋预应力受拉试件来研究部分预应力结构拉区的疲劳特性。初步试验表明,拉区采用本文所示配筋形式的部分预应力结构,预应力钢筋的应力变化幅值限制在1500kgf/cm~2以内,可满足我国铁路桥梁活载200万次循环的抗拉疲劳要求。文中提出的预应力钢筋荷载—应力增量曲线,可用来估算预应力钢筋的应力变化幅值,从而在钢筋疲劳图上检算疲劳特性。     

HRBF500钢筋混凝土梁受弯疲劳性能理论研究

针对配有细晶粒高强钢筋HRBF500的混凝土梁进行受弯疲劳性能的理论研究。基于疲劳试验结果,分析得到,影响HRBF500钢筋混凝土试验梁受弯疲劳性能及疲劳寿命的主要因素为疲劳荷载作用下纵向受拉钢筋初始最大拉应力和配筋率。分析研究试验梁疲劳试验的数据,提出了在满足疲劳荷载使纵向受拉钢筋初始最大拉应力不大于155MPa的情况下,考虑配筋率和疲劳次数影响的纵向受拉钢筋最大拉应力σmax计算公式,该公式的计算结果与试验结果吻合良好,可用于HRBF500钢筋混凝土梁疲劳寿命预测。同时拟合出了疲劳荷载作用下试验梁跨中挠度较静力荷载作用下的增长量计算公式,该公式的计算结果亦与试验结果吻合良好,由此推导出疲劳荷载作用下HRBF500钢筋混凝土梁跨中挠度计算公式。研究成果可用于HRBF500钢筋混凝土受弯构件的设计及疲劳寿命预测。     

建筑机械的失效分析

失效分析是机械强度设计的依据。所设计零件在实际工作中的应力不超过许用应力,零件工作实际应力由计算可得,许用应力与零件的材料、运行状况有关。关键是采用哪种强度判据,如果采取静强度判据,许用应力是材料的屈服极限σ_s,如果以疲劳强度为判据时,许用应力是材料的疲劳极限σ_1。从零件不同破坏的概念得到不同强度的判据,许用应力数值可以差别很大,实际破坏情况与理论计算的符合程度可能完全不同。1943年1月发生在美国的