CFRP布单侧加固非承重十字焊接接头应力强度因子分析

对单侧CFRP布加固含焊趾裂纹非承重十字焊接接头进行研究,分析裂纹尖端处应力强度因子KI随CFRP层数、初始裂纹长度、CFRP弹性模量和黏结剂弹性模量的变化。钢板中性轴位置随上述因素发生改变,引起次弯矩,使未加固侧裂纹尖端处KI发生变化。有限元分析结果表明:增加CFRP层数可以减小加固侧裂纹尖端处KI,但增大了未加固侧裂纹尖端处KI;增加初裂纹深度会较大程度地增大同侧裂纹尖端处KI,减小异侧裂纹尖端处KI;提高CFRP和黏结剂的弹性模量可以减小加固侧裂纹尖端处KI,增大未加固侧裂纹尖端处KI。为保证加固的效果,进行单侧CFRP加固时需要考虑两侧裂纹尖端处KI,确保两侧都满足要求。     

超声冲击与CFRP复合加固焊接接头疲劳性能研究

采用超声冲击或粘贴CFRP等方法都可以起到加固焊接接头的效果,但仍难以满足部分接头的加固需求,且对两种方法的加固机理研究不足。为此,提出了采用超声冲击和CFRP复合加固的方法,设计了仅超声冲击处理、仅粘贴CFRP和复合加固方法的试件以及一组未处理的对比试件并进行了疲劳加载试验。结果表明：采用三种处理方法均可以有效提升焊接试件的疲劳强度和疲劳寿命;超声冲击处理后对焊接结构焊缝残余应力的消除作用明显,消除率高达200%以上;采用CFRP加固可以阻碍裂纹扩展,但对焊接缺陷改善效果较小;复合加固方法结合超声加固方法和粘贴CFRP方法的优点,既可以通过超声冲击实现应力重分布,又可以通过CFRP高强度高弹性模量的特点阻止裂纹的产生与发展。     

基于缺口应力法的薄板焊接接头疲劳性能评估

为验证缺口应力法在板厚小于5 mm的薄板焊接接头疲劳评估的适用性,开展了Q345qD薄板焊接接头疲劳性能试验,获得了薄板焊接接头疲劳试验数据,结合有限元分析计算的焊接接头缺口应力集中系数,绘制了缺口应力疲劳寿命曲线,确定了薄板焊接接头疲劳曲线斜度值和疲劳等级值,与已有研究成果进行比较,发现Q345qD薄板焊接接头具有更高的疲劳曲线斜度值和疲劳等级值,研究结果可供实际工程中疲劳性能评估做参考。     

T型焊接接头疲劳裂纹应力强度因子的3D边界元计算

应用边界元（BEM）子域法,编写程序,计算3D混合模式表面裂纹的应力强度因子。按照T型焊接接头的实验模型建立边界元计算模型。计算结果表明,程序是可靠的。     

错边缺陷对钢桥焊接接头应力集中和疲劳性能影响的研究

针对钢桥焊接接头在装配中极易产生错边的工艺缺陷问题进行研究。对8,14,20,25mm四种厚度的十字接头和对接接头进行弹性有限元分析,研究不同错位精度下焊接接头的应力集中系数,并利用有限元分析软件的疲劳分析工具进行疲劳性能分析。分析结果表明:焊接接头的应力集中随着错边量的增大而增加,疲劳寿命随错边量的增大而降低,且疲劳寿命随着板厚的增大而降低有所减缓。这将对制定更为合理的十字接头和对接接头错边精度标准提供理论依据,对钢桥的使用安全和降低建造成本等方面具有实用价值。     

关于焊接接头疲劳寿命试验及计算方法研究

焊接接头的疲劳寿命决定着焊接结构件的工作寿命,是进行结构件疲劳计算的基础数据,焊接结构疲劳寿命值及计算方法直接影响了产品可靠性设计.本文以对接接头为例进行试验研究,同时采用有限元疲劳寿命计算方法进行焊接接头疲劳寿命计算,验证有限元疲劳分析计算在结构件寿命计算的可行性,为结构优化寿命设计提供指导.     

碳纤维加固钢吊车梁疲劳性能试验研究

通过对碳纤维加固钢吊车梁模型进行抗弯疲劳试验,研究CFRP加固钢吊车梁后的加固效果。该试验是通过6根试验梁,按照设定的工况和加固方案进行试验,从而得到应变和挠度数据,并且绘制了累积损伤因子变化图。试验结果表明,在一定条件下,粘贴碳纤维布能够明显提高钢吊车梁的疲劳寿命,但疲劳破坏仍呈明显的脆性。钢吊车梁在接近疲劳破坏时,抗弯刚度急剧减小,累积损伤量急剧增大。当粘贴1层CFRP时,钢吊车梁的疲劳寿命提高52.94%～85.56%。     

制作缺陷对焊接接头疲劳性能的影响

根据现行钢结构工程施工质量验收规范对不同质量等级焊缝缺陷值的规定 ,以断裂力学为基础 ,通过模拟接头在循环荷载作用下裂纹的扩展过程 ,分析不同质量等级焊缝缺陷对焊接接头的强度和运行寿命的影响 ,提出循环荷载作用下对接接头焊接缺陷的控制建议值。     

碳纤维增强复材补强含中心裂纹及缺陷孔钢板的疲劳性能研究

碳纤维增强复材(CFRP)加固是改善含裂纹钢结构疲劳性能的重要手段。基于试验和有限元分析方法,研究了CFRP加固含多缺陷孔钢板的裂纹扩展情况及疲劳寿命。疲劳试验结果表明:缺陷孔会降低钢板的疲劳寿命,但经CFRP加固后,疲劳寿命可接近于不含缺陷孔的加固试件。缺陷孔对裂纹的扩展路径及疲劳寿命均有影响,具体影响方式与程度取决于缺陷孔数量及分布方式。有限元分析表明:缺陷孔对裂纹扩展的影响主要在于改变应力强度因子幅值ΔKI和ΔKII的相对大小。     

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。     

碳纤维布加固钢筋混凝土受弯构件的疲劳性能研究

进行了两种不同应力水平下碳纤维布加固钢筋混凝土板的疲劳试验和普通钢筋混凝土板的疲劳对比试验。试验中对构件进行了从开始到疲劳破坏的全程观测,包括了裂缝的出现和发展,混凝土、钢筋和碳纤维应变变化,构件挠度变化等。试验结果表明,碳纤维对改善受弯构件的抗疲劳性能,延长疲劳寿命很有效。其中粘结胶体性能的好坏对能否充分发挥碳纤维布材料优势有很大的影响。基于平截面假定,指出了构件截面在疲劳过程中应力重分布的规律。     

钢管壁厚对管节点疲劳性能的影响

评述了管节点疲劳裂纹的扩展过程和疲劳寿命的估算方法，分析了海洋平台Ｔ型管节点焊趾附近的应力分布情况，在试验和节点应力分析的基础上，按断裂力学方法计算疲劳寿命，得出了管节点疲劳性能与壁厚关系和计算公式．     

国产海上平台钢 E36-Z35焊接接头腐蚀疲劳的试验研究

本文对国产海上平台钢 E36 Z35板状焊接接头试件进行了常幅疲劳弯曲试验,结果表明在海水中自由腐蚀的平均疲劳寿命,约为空气中的1/2～1/3;只要寿命不很短,在阴极保护下,其寿命将大于海水中的自由腐蚀疲劳寿命,而且在低应力长寿命范围内,可以达到甚至超过空气中的疲劳寿命。试验表明,板厚增加,其疲劳强度将明显降低,根据试验数据,本文提出了厚度对疲劳强度和寿命的修正公式。试验得到的初步结论是,国产海上平台钢 E36-Z35,按我国焊接工艺规程制作的焊接接头,要比国外平台钢BS 4360、Grade 50D 的焊接接头好。此外,本文还讨论了应力比和加载频率对接头疲劳寿命的影响。     

循环载荷下钢结构焊接接头的疲劳失效分析

通过分析焊接接头疲劳失效的机理及影响其疲劳强度的因素,提出了改善焊接接头疲劳性能的一些措施,并对改善焊接接头疲劳性能的新技术作了展望,从而解决了钢结构的疲劳失效问题。     

碳纤维复材加固非承重十字焊接接头的应力强度因子与疲劳寿命数值研究

针对非承重十字焊接接头单侧、双侧裂纹两种情况,分别对其使用碳纤维复材进行单侧、双侧加固,通过有限元方法获得应力强度因子KI,利用NASGRO方程得到疲劳寿命,进而分别对在单侧、双侧裂纹下,两种碳纤维复材加固方法的效果进行比较与评估。结果表明:单侧裂纹时,单、双侧碳纤维复材加固均可提高结构的疲劳寿命,并且单侧加固效果略优于双侧;双侧裂纹时,双侧碳纤维复材加固可以显著提高结构疲劳寿命,但单侧加固反而缩短裂纹扩展寿命。为延长结构疲劳寿命、保证加固效果,需要根据单、双侧裂纹情况选择合适的加固方式。     

预应力碳纤维布加固损伤梁疲劳性能试验研究

目前,对预应力碳纤维增强复合材料CFRP布加固损伤梁疲劳性能研究很少。首先,设计一套杠杆型疲劳试验加载体系,并对张拉锚固装置进行完善。对3根试验梁进行相同程度预裂损伤后,对损伤梁进行不同预应力水平CFRP布加固;最后,对加固后的损伤梁进行疲劳试验。试验结果表明：对CFRP布施加预应力能限制裂缝的发展,提高加固梁的刚度,...     

碳纤维复材加固钢板表面裂纹疲劳扩展研究

提出半椭圆表面裂纹疲劳扩展的一种有限元计算方法,该方法利用有限元软件计算裂纹前缘应力强度因子,采用Paris公式预测裂纹扩展量,通过有限元网格的自动重构来模拟分析表面裂纹的疲劳扩展过程。以中心表面裂纹钢板为研究对象,验证了所提方法的有效性和可行性,在此基础上,对常幅疲劳荷载作用下碳纤维复材(CFRP)加固钢板的表面裂纹扩展特性及疲劳寿命预测进行了研究。研究结果表明:CFRP加固能有效降低表面裂纹的扩展速率,长度方向由于直接受到CFRP的约束作用扩展速率降幅更大;裂纹形状比对CFRP加固效果影响较大,形状扁平的表面裂纹的疲劳寿命提升效果更好;加固后裂纹形状比相对加固前有所增大,增幅与其初始裂纹尺寸有关。     

豪克能消除焊接应力设备的研究与应用

豪克能消除应力设备是国外较为广泛使用的提高焊接接头疲劳寿命、消除焊接残余应力和进行局部强化处理的焊后处理设备。它的基本工作原理是向被处理的金属部位输入大能量的豪克能并使工具头以每秒几万次的频率冲击金属表面,从而达到消除残余应力提高疲劳寿命的目的。通过对120t的炼钢转炉壳体和对大亚湾核电站中微电子设备进行消除焊接应力试验及对低碳钢Q235-B与0345板材的对接接头和十字接头形式标准焊接试件进行疲劳性能试验证明：豪克能焊接应力消除设备对焊接应力的消除率可达90％以上、疲劳寿命可提高30倍以上。     

碳纤维加固钢结构的疲劳寿命分析

采用断裂力学方法对CFRP加固钢结构的剩余疲劳寿命进行研究。引入考虑裂纹闭合的疲劳寿命分析模型对CFRP加固钢结构进行疲劳寿命计算,计算结果与疲劳试验结果吻合较好。实际结构承受的是随机变幅疲劳荷载,根据Miner线性累积损伤理论,将变幅疲劳荷载转化成等效应力幅下的常幅疲劳荷载,给出CFRP加固钢结构的疲劳验算建议方法。