震损钢混柱的裂缝宽度计算理论及性能分析

针对目前裂缝宽度在计算和测量中存在的不足,提出基于黏结滑移理论的斜裂缝宽度计算方法。针对实际在役构件所受荷载不能确定和裂缝宽度无法准确计算的局限,提出分别根据弯曲变形量和剪切变形量计算钢筋混凝土柱的横向裂缝和斜裂缝宽度的计算方法和流程。在此基础上,考虑地震下钢筋混凝土柱受压弯剪共同作用的真实状态,建立位移与裂缝宽度的理论关系,提出根据水平总位移计算最大裂缝宽度的方法和流程。试验分析表明,在压弯剪复合受力状态下,根据所提方法计算钢筋混凝土柱的最大裂缝宽度具有较高的准确性,能够反映裂缝宽度随位移增长的动态演变过程,且可根据横向裂缝以及斜裂缝的数值比例判断钢筋混凝土柱的破坏模式。     

浅析解决建筑物裂缝的对策

建筑物裂缝是不可避免的,但对它的有害程度是可以控制的。如何因地制宜地把裂缝控制在无害范围之内就是结构工程师和施工者的艺术。阐述了建筑物的常见裂缝,分析了建筑物产生裂缝的主要原因,提出了建筑物裂缝防治措施。     

基于特征点集距离描述的裂缝图像匹配算法研究

定期进行裂缝检测、监测重点裂缝的变化对建筑物安全十分重要。由于外部环境及拍摄设备的原因,不同时间拍摄的同一裂缝图像会存在亮度、裂缝位置的不同,为此提出了一套裂缝图像匹配算法,能够在图像库中识别含指定裂缝的图像,以达到监测危险裂缝发展的目的。该算法首先对裂缝图像进行预处理,采用MASK算法进行匀光处理,采用基于连通区域的滤波方法去除图像中的噪声,提取出只含裂缝的二值图像;而后利用Harris检测算子获取裂缝的角点为特征点集;最后采用基于Fréchet距离以及Hausdorff距离的点集配准算法进行特征点的配准。采用100张墙面和路面裂缝图像进行了实验,配准的成功率可达到90%。     

基于裂缝梁动力特性和自振频率的参数敏感性

基于Bernoulli-Euler理论,将开口裂缝梁视为变截面梁,利用模态摄动方法建立了一种求解带任意数量开口裂缝简支梁和连续梁动力特性的半解析分析方法。在等截面无损梁的模态子空间内将裂缝梁的变系数微分方程的求解转化为非线性代数方程组的求解;利用无损梁的自振频率和振型函数摄动求解裂缝梁的模态参数;通过矩形开口裂缝简支梁和两跨连续梁的动力试验验证了笔者方法的准确性;最后,利用开口裂缝梁动力特性的半解析解研究了简支梁和两跨连续梁的自振频率对裂缝尺寸和位置的敏感性。     

高速公路路面裂缝检测与养护新技术研究

针对传统的高速公路路面裂缝检测方法存在的诸多问题和缺陷,详细阐述了路面识别与分割、路面裂缝几何参数计算方法,采用三维图像检测路面裂缝等方面的高速公路路面裂缝检测新技术。通过3种检测方法,对某地区R高速公路工程路面裂缝进行实地检测,其检测结果验证了该路面裂缝检测新技术具有更高的检测精度、可靠性,说明该项新技术可在高速公路路面裂缝检测施工中投入应用。     

基于数字图像处理的桥梁裂缝测量技术

针对人工视觉测量桥梁裂缝方法存在的种种弊端,提出基于数字图像处理的桥梁裂缝测量的新算法。首先对采集到的裂缝图像进行数学形态学腐蚀处理,接着进行区域生长,将腐蚀后的图像二值化、细化,得到裂缝中心线,以中心线上的点为种子点向原图裂缝的两边缘逼近,进一步处理就可以得到裂缝的长度和宽度等参数。     

最小误差准则与脉冲耦合神经网络的裂缝检测

表面裂缝检测能够有效判断混凝土桥梁出现的结构性危险。但裂缝特征的多样性、桥梁表面污点引起的图像噪声以及不均匀照明引起的灰度不均等给裂缝检测带来极大的困难。为能够在复杂背景下检测裂缝,分析裂缝图像特征,由脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural networks,PCNN)的运行特征和神经元的状态变化分析简化PCNN模型,将简化PCNN模型用于裂缝图像的分割,根据最小误差准则判断PCNN迭代的终止条件,实现了PCNN的裂缝图像自动分割。由圆形度与扁度结合计算区域特征,去除分割后的各种干扰,实现表面裂缝的有效检测。通过敏感度和特异性计算绘制ROC(receiver operating charac-teristics)曲线,比较不同分割方法的曲线特性以评估算法,对实际裂缝图像的处理结果表明了该方法对裂缝图像检测的有效性。     

无人机视觉技术在道路裂缝分类中的应用

裂缝是测定道路工程质量的一个重要指标,不同的裂缝类型关系到不同的坏裂走向及路面养护策略,所以对混凝土路面裂缝进行分类十分重要。针对于传统的检测方法成本高,劳动强度大等问题,采用了四旋翼无人机视觉检测技术,选择了支持向量机的分类器,提出了一种基于裂缝投影的方向性特征,裂缝骨架的端点特征以及裂缝骨架与横纵网格交点数目比的特征对道路裂缝进行分类的方法,并与其它特征做了对比实验。结果表明本法对于道路裂缝的分类具有较高的准确率和较强的适应性。     

基于骨架和分形的混凝土裂缝图像识别算法

裂缝严重影响混凝土结构的安全性,为此研究人员开发各种检测技术来实现对裂缝的检测。基于数字图像的检测方法以其非接触、高精度等特点在实际工程中得到广泛地应用。分形理论属于非线性科学,适合用来描述无序的混乱现象和不规则的形态。利用摄像机拍摄清晰、完整的混凝土裂缝图像,结合数字图像处理技术和分形理论研究图像中裂缝及其他元素(诸如孔洞、杂质等)的自相似特征。通过分析混凝土裂缝图像面积-周长关系的分形规律,提出了一种结合简单灰度骨架提取和分形优化的裂缝识别算法。实验结果表明:裂缝与其他元素在分形特征上有着显著的不同,可利用该规律为混凝土表面裂缝的识别提供可靠的依据。     

联合线性引导与网格优化的混凝土裂缝分割

针对混凝土表面裂缝分割过程中分割精度低、细微裂缝漏分和背景干扰等问题,提出一种联合线性引导和网格优化的裂缝分割模型。首先,在主干网络中引入多分支线性引导模块,通过自适应单维度池化增强网络对裂缝线性结构的表达能力,让不同区域的裂缝建立联系,增强全局上下文信息感知能力,提高网络分割精度;然后,提出网格细节优化模块,通过分区-优化-合并三步骤,将整个空间域划分为若干个空间网格,提取空间网格中的细微裂缝信息,防止细微裂缝漏分;最后,在主干网络的跳跃连接处嵌入混合注意力模块,在空间和通道双维度突出裂缝特征,减少背景干扰。在Deepcrack537,Crack500和CFD裂缝数据集上,所提模型的IoU值分别达到77.07%,58.96%和56.55%,F1-score值分别达到87.05%,74.19%和72.24%,明显优于大多数现有方法,具有更高的分割精度。     

韧性材料断裂形式与J准则存在的问题

受材料特性不同与应力状态形式不同的影响,韧性材料可发生准解理断裂、孔洞正拉断、孔洞剪断和无孔洞影响的剪断等多种断裂形式,不同的断裂形式,材料中危险点位置与宏观断裂面方向则不同,相应的细观断裂机理、宏观断裂条件也有区分.J-积分理论没有区分材料不同断裂形式,将其用于金属材料一些复合型断裂试验结果时有较大误差.利用细观力学对材料断裂机理的分析,结合几种金属材料在不同应力状态下的断裂试验结果,对J准则存在的基本问题进行讨论,并对材料不同断裂形式的主要影响因素进行分析.     

不同应力状态下的高强钢板断裂机理及预测

板料成形过程的宏观断裂行为依赖于其微观断裂机理,因此成形过程模拟中的断裂准则的准确选择对于断裂预测具有重要意义。以高强钢TRIP780板料为研究对象,设计从剪切到拉伸应力状态的五种断裂试验,结合宏观拉伸试验和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)分析研究不同应力状态下TRIP780板料的断裂机理,得到不同应力状态下正应力和切应力与断裂机理的关联关系,引入正应力与切应力的影响构建MMC断裂准则,应用于板料压剪应力区间的断裂行为预测。结果表明,反映断裂机理的MMC准则能适用于板料压剪和拉剪变形应力状态下断裂失效的准确预测。     

陶瓷刀具断续车削钢时破损判据的研究

本文分析研究了陶瓷刀具断续车削时破损的特点,提出了一个新的断裂力学——随机特性陶瓷刀具破损判据。通过陶瓷刀具力学性能测定和破损寿命随机特性切削试验,以及刀具应力有限元计算表明,根据本文所提破损判据计算得的陶瓷刀具理论破损寿命及其分布规律,经过一定修正后,与试验结果基本一致。刀具破损面的SEM分析也说明,陶瓷刀具的后期破损具有疲劳破坏的特性。     

平纹编织C/SiC复合材料层间断裂行为试验研究

通过双悬臂梁和端部切口弯曲试验分别对平纹编织C/SiC复合材料的Ⅰ型(张开型)和Ⅱ型(滑开型)层间断裂行为进行试验研究,得到该材料以临界能量释放率GⅠC和GⅡC表征的层间断裂韧度值.试验后利用光学显微镜对两组试验的试样断口进行显微观察,以分析其破坏机理.结果表明:Ⅰ型层间断裂韧度值GⅠC和Ⅱ型层间断裂韧度值GⅡC分别为(737.2±57) J/m2和(1082.7±90) J/m2;Ⅰ型开裂为层间SiC基体沿初始裂纹方向的断裂破坏;Ⅱ型开裂与Ⅰ型开裂相似,但裂纹上下表面包裹碳纤维束的SiC基体发生脱落,并且出现碳纤维束中部分碳纤维剪切破坏.     

化工机械设备地脚螺栓断裂失效分析

某化工设备地脚螺栓在运行过程中发生断裂,通过对断裂螺栓采用化学成分分析、断口形貌分析、金相组织分析、扫描电镜、显微硬度分析等方法分析了其断裂原因。一系列分析表明,正常断裂与异常断裂螺栓在化学成分、显微硬度、金相组织等方面没有明显差异,说明这些均不是造成螺栓异常断裂的主要原因;正常断裂与异常断裂微观断口形貌分析结果表明,螺栓芯部出现偏聚现象,螺栓在调质高温回火的过程中,发生偏聚继而导致了疲劳裂纹的萌生及扩展,最终引发螺栓断裂。     

断口学的发展及微观断裂机理研究

从宏观到微观、从定性到定量、从断裂失效的断口分析到机理研究的断口学，阐述断口分析在断裂失效(事故)分析中的地位和作用，介绍断口分析的内容及其依据、基本技能和方法，着重说明断口学的发展和微观断裂机理的研究。     

6061铝合金断裂机理的原位拉伸研究

用SEM-520原位拉伸试验对不同应力状态下6061铝合金试件的断裂过程进行研究.结果表明,不同应力状态下的铝合金试样在拉伸过程中其表面均产生了大量的滑移带,但断裂机理不同.随着三轴应力度的降低,断裂从韧窝聚合型混合剪切机制向纯剪切断裂机制过渡,试件断口也由韧窝断裂模式向剪切断裂模式演变;6061铝合金晶界处为最薄弱环节,微裂纹形核于晶界,随载荷的增加,微裂纹长大和扩展.微裂纹之间通过扩展或剪切而连接导致试样断裂;试样最小断面上的三轴应力度越小,试样断口的两个面上韧窝的取向就越明显,断口越光滑.     

Monitoring of tool fracture in milling

For untended manufacturing operations, in-process monitoring of tool fracture plays a critically important role. A tool fracture feature in the spectrum of the displacement signal of the spindle in milling has been discovered. Therefore, a new signal processing algorithm called the band-limited average energy method using the tool fracture feature to monitor tool fracture is proposed. The energy content of the tool fracture feature is extracted and normalised to detect tool fracture. It is shown, by theoretical studies and experimental results, that tool fracture can be detected under varying cutting conditions in milling.     

Failure mechanism for metal cylinder under explosive loading

This paper presents the numerical study of dynamic fracture for metal cylinder under internal explosive loading. Also, the effects of fracture models and groove designs on fracture behavior are investigated. For the dynamic hardening behavior, the Lim-Huh model including the thermal softening effect is adopted [1, 2]. Also, the Lou-Huh fracture model considering the strain rate dependency is used for fracture prediction [3]. The tensile fracture occurs first at the outer surface, and the shear fracture is observed near the inner surface. In addition, finite element analyses are performed to study the effect of various groove designs on dynamic fracture; single U-groove and V-groove at the outer surface. The tensile and shear fracture lines are predicted near the groove tip and inner surface, respectively. It is concluded that the stress triaxiality parameter is one of the critical factors in the dynamic fracture prediction of the metal cylinder.

     

31Si2MnCrMoVE钢薄板试样表面裂纹断裂韧度测试

31Si2MnCrMoVE钢是为符合固体火箭发动机壳体设计需要而专门研制的超高强度钢。随着冶炼技术的进步,31Si2MnCrMoVE钢断裂韧度不断提高,构件采用的板厚也越来越薄。由于较高的断裂韧度和较小的板厚,给钢板表面裂纹断裂韧度测试带来困难,韧带尺寸偏小,难以满足有效性判据。这种情况下,不应该用线弹性断裂力学方法评价材料的断裂韧度,而应采用弹塑性断裂力学测试材料的延性断裂韧度JIC。基于以上原因,在条件断裂韧度不满足有效性判据的情况下,采用试验与有限元分析相结合的方法,通过试验测出裂纹启裂时的条件载荷,用有限元法计算出在条件载荷作用下的延性断裂韧度JIC,再用断裂力学理论转换成表面裂纹断裂韧度KIe。用JIC作为断裂参量,就必须分析J积分的有效性,因此讨论超高强度钢表面裂纹前缘的J守恒和J主导的有效性,从而为固体火箭发动机设计提供依据。