免涂装耐候钢腐蚀后的疲劳试验研究

裸露使用的耐候钢,表面带锈的同时还可能承受疲劳荷载。为了获得腐蚀后耐候钢的疲劳性能,对经过24 d乙酸盐雾循环试验后的Q355NHD耐候钢及其焊接试件的疲劳性能进行了试验研究,并对涂装后的Q345qD普通钢进行了疲劳试验。试验结果显示:腐蚀后的耐候钢疲劳裂纹均起始于腐蚀较严重的试件上表面;相同疲劳寿命下,腐蚀后的耐候钢疲劳强度介于焊接试件与普通钢之间。通过试验数据确定试件的应力-疲劳寿命(S-N)曲线,并利用极大似然估计等方法计算存活率-应力-疲劳寿命(P-S-N)曲线以及置信水平-存活率-应力-疲劳寿命(γ-P-S-N)曲线。计算结果表明,随着存活率以及置信区间的提高,估算的疲劳寿命偏于保守。     

高温自然冷却后Q345钢材疲劳性能试验研究

为研究火灾后钢材承受机械振动、风致振动和车辆振动等动力荷载的疲劳性能,通过升温、自然冷却和疲劳试验,对室温和经历250~750℃高温自然冷却后的40个Q345钢材试样进行轴向拉伸疲劳性能试验研究。结果表明：不同高温自然冷却后Q345钢材疲劳断口的破坏特征存在明显差异,裂纹扩展区和瞬断区的面积随温度升高而发生变化;Q345钢材在室温或经高温自然冷却后的疲劳断口具有典型韧窝组织,受热温度不超过500℃时韧窝组织随温度升高而增多变密,受热温度为750℃时韧窝组织减少、变浅且大小分布不均匀,主要表现为具有撕裂痕迹的类解理破坏;经高温自然冷却后Q345钢材的疲劳寿命随着温度增加而呈先增加后减小的变化趋势,与常温下钢材的疲劳寿命相比,500℃以内时,疲劳寿命随温度升高而增加,最大增幅为277.18%,750℃时疲劳寿命下降了65.27%。根据试验结果,建立不同高温自然冷却后Q345钢材的概率S-N曲线模型,利用该模型可对火灾后Q345钢结构的疲劳性能进行有效评估。     

模拟酸雨大气环境下Q420B高强钢角钢的腐蚀疲劳性能试验研究

目前,高强钢在建筑结构中逐渐得到广泛应用,而其耐候性和疲劳性能对结构安全影响较大。对于长期暴露在野外大气环境中的结构,如输电铁塔,因长期受风致振动和大气环境中酸雨腐蚀的耦合作用,易发生腐蚀疲劳破坏甚至倒塌,所以研究酸雨大气环境下高强钢(如输电塔常用钢Q420B)的腐蚀疲劳性能具有重要意义。为此,对43根Q420B等边角钢在模拟酸雨大气作用下的腐蚀疲劳性能进行了研究,并基于简化的单点 似然法及单点 成组法拟合了其应力-疲劳寿命(Δσ-N)曲线和不同保证率p下的p Δσ N曲面。研究结果表明：酸雨大气环境缩短了Q420B角钢在中低荷载水平下对应的中长期疲劳寿命,而对高荷载水平下对应的短期疲劳寿命影响不大;环境因素对角钢的腐蚀疲劳性能有显著的影响,在模拟试验中,腐蚀液的pH值越低,间隔喷雾时间越长,相同荷载下角钢的腐蚀疲劳寿命越短。     

基于三参数威布尔分布模型的铸钢及对接焊缝腐蚀疲劳寿命评估方法

在海洋腐蚀环境和往复荷载耦合作用下，结构会产生腐蚀疲劳问题。为了更准确地拟合铸钢母材及对接焊缝的腐蚀疲劳应力 寿命（S-N）曲线，采用基于三参数威布尔分布对曲线进行修正，得到不同失效概率下的S-N 曲线表达式。采用概率权重矩法(PWM)求出威布尔参数的两个通解，其拟合结果接近，相对误差不超过5%。与Stromeyer模型S-N曲线拟合结果进行对比，发现基于三参数威布尔模型S-N 曲线具备更好的弯曲形状且拟合精度更高。对于G20Mn5QT铸钢母材，其拟合结果与疲劳试验值的误差平均值为13.8%；对于对接焊缝，其拟合结果与疲劳试验值的误差平均值为11.8%。     

CFRP加固焊接钢结构的疲劳性能试验研究

由于焊缝自身的缺陷,导致大部分焊接钢结构是由于焊接接头的疲劳断裂而失效。碳纤维增强复合材料(CFRP)加固焊接钢结构应用研究较少,尤其是焊接构件加固之后的疲劳性能的试验和分析。通过试验和计算对比,定量分析对接焊Q345钢板在采用CFRP布加固前后的疲劳性能的改善,并基于BS7608标准,采用有限元软件ANSYS对CFRP布加固焊接Q345钢板进行受力分析,运用S-N曲线预估构件加固后的疲劳寿命。结果表明:CFRP布加固可有效增大焊接钢构件的疲劳寿命;合理修正S-N曲线后,可较准确的预估构件加固后的疲劳寿命。此次研究得到了较准确的结果,对焊接钢构件采用CFRP布加固后疲劳寿命的设计有参考意义。     

带预裂纹混凝土单双轴疲劳试验分析

为研究带预裂纹混凝土的疲劳性能,采用微机控制电液伺服多轴疲劳子结构试验系统,对带预裂纹的混凝土进行了单轴、双轴疲劳试验。试验得到不同应力幅值下的单、双轴疲劳寿命,通过处理分析试验数据,并利用MATLAB对试验数据进行拟合,得到在单、双轴荷载作用下混凝土的疲劳寿命S-N曲线以及P-N曲线,由此得出混凝土疲劳应力与疲劳寿命之间的相互关系。     

循环荷载作用下钢材的试验及本构模型研究

为了研究钢材的超低周疲劳性能及循环荷载作用下的本构关系,对50组Q235-B和Q345-B钢材进行超低周疲劳试验。研究了Q235-B和Q345-B钢材的力学性能,如:单调加载性能、滞回性能及滞回准则。通过对钢材全过程滞回性能的研究,建立了循环荷载作用下钢材的简化单轴本构模型。基于有限元软件ABAQUS的用户子程序接口UMAT,用户可自定义钢材的单轴本构属性。通过引入纤维梁单元,可利用单轴本构模型进行结构分析。通过对比各种荷载作用下Q235-B和Q345-B钢材的试验数据,验证了本模型的正确性,利用本模型可进行钢框架的非线性时程分析。试验和数值分析结果均表明:Q235-B和Q345-B钢材在循环荷载和单调荷载作用下的性能有很大不同,钢材屈服后,循环荷载作用下的骨架曲线比单调荷载作用下更高;循环次数和振幅大小对材料韧性的影响很大。当受循环荷载作用时,钢材提前发生颈缩和断裂,这表明累积损伤降低了钢材的韧性。     

沪通铁路长江大桥主梁新细节疲劳性能试验研究

为了研究沪通铁路长江大桥主梁桁架斜腹杆过焊孔焊接细节的疲劳性能,根据相似理论设计了疲劳试验 模型,并完成了3组（9个）试件的疲劳试验研究。试验中测得了各个试件在不同应力幅值下的疲劳寿命与应变状 态;并建立试件的有限元模型对比分析试验结果。试验结果表明：疲劳试验中每个试件的裂纹扩展与破坏模式具 有一致性;有限元计算结果与试验测试结果吻合良好,且误差均在15%以内;通过试验数据拟合得到过焊孔构造 细节的S-N曲线,其斜率为1/2.66,与Eurocode3的71焊接细节S-N曲线存在一定的差异;失效概率为2.3%的200万 次对应的该焊接细节疲劳应力幅值为37.89MPa。     

支管在轴向荷载作用下Q460C高强钢T型圆管节点疲劳性能试验研究

对8个支管承受轴向荷载的Q460C高强钢T型圆管相贯节点分别进行热点应力试验和疲劳试验研究,将热点应力试验结果与现有热点应力集中系数计算公式进行对比验证分析,通过疲劳性能试验观察疲劳裂纹的发展过程和疲劳破坏模式,并对比分析了CIDECT和DNV疲劳设计规范中圆管节点疲劳S-N曲线对于高强钢管节点的适用性。研究表明,疲劳裂缝首先出现在67.5°到90°附近应力集中较大的区域（鞍点附近）,然后迅速沿着相贯线向冠点处发展,并在裂缝末端产生沿主管轴向的横向裂缝。通过试验结果与已有规范的对比分析表明,CIDECT建议的S-N曲线应用于支管承受轴向荷载的Q460C高强钢圆管节点的疲劳寿命预估在某些情况下是偏于不安全的,而DNV规范的计算值过于保守,因此同样也不适合于Q460C高强钢圆管节点的疲劳性能分析。     

钢筋焊接网疲劳性能试验研究

介绍了钢筋焊接网疲劳S-N曲线的表达方式、疲劳试验条件及试件破坏特征。通过对此次焊接网疲劳试验结果及国外部分数据的分析,以应力幅作为主要参数,取95%的保证概率,得出钢筋焊接网疲劳S-N曲线方程,并与国外的规范曲线进行比较。给出的疲劳S-N曲线方程基本反映了冷轧带肋钢筋焊接网的疲劳特性,可为有关标准规范的编制及工程应用提供参考。根据国外经验,介绍了疲劳荷载下的板类构件,给出了提高抗疲劳性能的几种典型施焊图例。     

混凝土多轴受压疲劳强度分析

首先进行了0、0.1fc、0.25fc和0.4fc四个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压静载试验和0.1fc、0.25fc两个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压等幅疲劳试验,疲劳试验中最小应力水平均为0.1fc,最大应力水平为1.6fc~2.5fc,根据混凝土三轴压本构特征得到其在不同加载工况下的疲劳寿命。然后利用等效疲劳寿命和等效应力水平的概念,通过三参数Fardis-Chen模型和修正的Aas-Jakobsen方程得到统一的S-N曲线方程,并以此得到混凝土在不同侧压工况下的疲劳强度,从而使混凝土多轴受压疲劳强度问题得到简化。     

Q690D高强钢焊缝连接疲劳性能试验研究

文中对Q690D高强度钢材及其焊缝连接的疲劳性能进行试验研究,讨论Q690D母材、对接接头、十字接头三种连接形式的疲劳极限;拟合了S-N设计曲线,并与现行规范进行比较,对其疲劳特性及疲劳寿命给予评价。试验结果表明：Q690D母材与普通钢材相比表现出较高的疲劳抗力;GB50017设计曲线能较好评估循环次数大于30万对接接头的疲劳寿命,且具有足够安全储备;十字接头S-N设计曲线与AISC360规定的疲劳设计曲线吻合较好。采用电镜扫描分析不同阶段断口的微观形貌特征,并基于零塑性累积应变率假设得到疲劳损伤公式,讨论焊接缺陷对试件疲劳损伤的影响。断口形貌可以反映试件的疲劳损伤发展过程,损伤曲线又很好地解释了断口的形成机理。     

不同应力状态下钢材疲劳极限测试方法

介绍了一种在不同应力状态下,结构钢材的疲劳极限测试方法,该测试方法以不同应力状态为条件,通过测试疲劳极限,获取材料的S-N曲线(应力与循环次数关系的曲线),并以广州市海珠桥结构用钢为实例工程,对该桥钢材进行疲劳极限测试。通过测试结果表明,该方法得到的结果可满足对钢材剩余寿命进行评估。     

低屈服点钢LYP100单调与循环拉伸试验研究

对47个LYP100低屈服点钢焊接试件进行单向拉伸和反复拉伸加载试验,研究其在不同加载制度下的应力-应变曲线、荷载-位移曲线、骨架曲线、破坏机理和延性特征.结果表明:试件横截面厚度是影响其耗能能力的重要因素,12mm试件的耗能能力明显优于6mm试件;焊接接头对试件的破坏有不利影响,带焊接接头的试件在循环加载作用下疲劳损伤累积效应显著,容易发生脆性破坏,延性变差;LYP100低屈服点钢与Q345钢、Q460钢焊接后,试件的强度提高,循环荷载作用下强度硬化现象明显,但是其延性变差.     

定侧压混凝土双轴疲劳破坏准则研究

针对多轴复杂应力状态下的混凝土疲劳破坏问题,进行一系列定侧压下双轴疲劳破坏试验,包括定侧压下受压疲劳、纯拉疲劳和拉-压变号疲劳试验。通过对试验资料的分析,建立各种应力状态下的混凝土疲劳S-N关系曲线和双轴疲劳破坏准则。由各侧压级别下的S-N曲线得到混凝土在相应工况下的疲劳强度折减系数,并利用其对实际工程进行疲劳验算,计算结果显示混凝土多轴疲劳破坏准则能很好地弥补现行规范在疲劳验算中的不足,计算结果令人满意。     

国产钢材LYP225的低周疲劳试验研究

目前,对于低屈服点钢材的低周疲劳性能试验的研究不多。对两组不同尺寸的国产低屈服点LYP225钢材进行低周循环加载试验,研究其循环骨架曲线、滞回环特点、低周疲劳寿命等特性;同时探讨长细比对低屈服点钢材疲劳寿命的影响。通过Ramberg-Osgood模型对不同应变幅加载下的滞回环进行拟合,得出钢材循环骨架曲线;通过Coffin-Manson模型拟合得到钢材的低周疲劳寿命S-N（应变-寿命）曲线;通过试验数据确立了混合强化参数并将其输入ABAQUS软件中,所得结果能很好地模拟LYP225钢材的滞回曲线。试验结果表明:国产LYP225钢材滞回环饱满,表现出良好的延性,低周疲劳特性好于国外相同试样尺寸的同等级钢材;国产LYP225钢材低周疲劳寿命受试样长细比的影响较大,相同应变幅下,长细比越大其低周疲劳寿命越低;通过试验数据拟合得到的强化参数可用于构件在整体结构中的地震反应分析。     

Strength degradation of sandstone and granodiorite under uniaxial cyclic loading

Change in mechanical properties of rocks under static loading has been widely studied and documented. However, the response of rocks to cyclic loads is still a much-debated topic. Fatigue is the phenomenon when rocks under cyclic loading fail at much lower strength as compared to those subjected to the monotonic loading conditions. A few selected cored granodiorite and sandstone specimens have been subjected to uniaxial cyclic compression tests to obtain the unconfined fatigue strength and life. This study seeks to examine the effects of cyclic loading conditions, loading amplitude and applied stress level on the fatigue life of sandstone, as a soft rock, and granodiorite, as a hard rock, under uniaxial compression test. One aim of this study is to determine which of the loading conditions has a stronger effect on rock fatigue response. The fatigue response of hard rocks and soft rocks is also compared. It is shown that the loading amplitude is the most important factor affecting the cyclic response of the tested rocks. The more the loading amplitude, the shorter the fatigue life, and the greater the strength degradation. The granodiorite specimens showed more strength degradation compared to the sandstone specimens when subjected to cyclic loading. It is shown that failure modes of specimens under cyclic loadings are different from those under static loadings. More local cracks were observed under cyclic loadings especially for granodiorite rock specimens.     

高强度结构钢材Q460D的疲劳性能试验研究

为探讨钢结构设计规范中高强度结构钢材的疲劳设计条文,促进高强度钢材的更广泛应用,选用Q460D钢材并对其材料的疲劳性能进行研究。利用该种钢材试件进行轴向拉伸疲劳试验,并测得描述材料疲劳性能的S-N曲线。试验结果发现:该批次的Q460D钢材试件疲劳试验结果有很大的离散性。试验得出,Q460D钢材在200万次下的疲劳强度比由GB 50017—2003《钢结构设计规范》计算的值要大。