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Q460C钢缺口板的疲劳裂纹萌生寿命计算模型和总疲劳寿命计算

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材料导报 2024年第4期38卷 192-199页

作者：王万祯宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211

基于位错随循环加载次数的增加加速移动、聚合形成疲劳裂纹的试验事实,假设疲劳裂纹萌生速率是循环加载次数的单调递增幂函数,通过积分推导出疲劳裂纹萌生寿命计算模型。Q460C钢缺口板的疲劳试验结果显示,疲劳裂纹萌生寿命、扩展寿命和... 详细信息

基于位错随循环加载次数的增加加速移动、聚合形成疲劳裂纹的试验事实,假设疲劳裂纹萌生速率是循环加载次数的单调递增幂函数,通过积分推导出疲劳裂纹萌生寿命计算模型。Q460C钢缺口板的疲劳试验结果显示,疲劳裂纹萌生寿命、扩展寿命和总疲劳寿命均随应力幅和名义最大应力的降低而增加,疲劳裂纹形成寿命与总疲劳寿命的比值为0.82~0.90。我国《钢结构设计标准》建议的总疲劳寿命计算式的计算误差为-17.0%~+84.9%。以椭球面断裂模型作为裂尖开裂判据,对Q460C钢缺口板的疲劳裂纹扩展进行了理论计算和数值模拟。以疲劳裂纹萌生处应变溢出时裂纹长度0.05 mm作为疲劳裂纹萌生临界尺寸,标定的Q460C钢缺口板的疲劳裂纹萌生寿命计算式、扩展寿命计算式和总疲劳寿命计算式的计算误差分别为-15.0%~-1.2%、-12.4%~+2.8%和-12.1%~-1.4%。

关键词：缺口板疲劳试验疲劳裂纹萌生寿命扩展寿命椭球面断裂模型

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轻骨料混凝土的破坏面模型

建筑材料学报 2014年第1期17卷 60-65页

作者：王万祯宁波大学建筑工程与环境学院浙江宁波315211

以轻骨料混凝土和普通混凝土破坏面的不同特征为切入点,剖析了已有的混凝土破坏面模型存在的问题,指出了轻骨料混凝土破坏面应为主应力空间连续、光滑、外凸的整体闲口曲面.根据轻骨料混凝土的各向同性特征,建立了主应力空间二次函数型... 详细信息

以轻骨料混凝土和普通混凝土破坏面的不同特征为切入点,剖析了已有的混凝土破坏面模型存在的问题,指出了轻骨料混凝土破坏面应为主应力空间连续、光滑、外凸的整体闲口曲面.根据轻骨料混凝土的各向同性特征,建立了主应力空间二次函数型轻骨料混凝土的破坏面模型,并对其采用特征应力点试验数据进行了量化.量化的轻骨料混凝土椭球面破坏模型的任一剖切面(包括拉压子午线和偏平面包络线)均为椭圆曲线,避免了以往的混凝土破坏面模型的拉压子午线和偏平面包络线分别采用不同类型函数描述的问题,克服了混凝土二次抛物线型拉压子午线破坏面有尖角(不光滑、不可导)的缺陷.通过与试验数据对比分析,验证了建议的轻骨料混凝土椭球面破坏模型的精度。

关键词：轻骨料混凝土破坏面模型拉压子午线偏平面包络线

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Q345圆钢杆的疲劳破坏模型

哈尔滨工业大学学报 2019年第12期51卷 121-127页

作者：王万祯宁波大学土木与环境工程学院

为研究结构钢圆杆的疲劳破坏模型,以结构钢的椭球面断裂模型为开裂判据,由结构钢圆杆疲劳裂纹的裂尖真实应力场,计算出结构钢圆杆疲劳裂纹的失稳扩展面积、稳定扩展面积和稳定扩展长度.基于结构钢疲劳裂纹随加载次数加速扩展的试验事实... 详细信息

为研究结构钢圆杆的疲劳破坏模型,以结构钢的椭球面断裂模型为开裂判据,由结构钢圆杆疲劳裂纹的裂尖真实应力场,计算出结构钢圆杆疲劳裂纹的失稳扩展面积、稳定扩展面积和稳定扩展长度.基于结构钢疲劳裂纹随加载次数加速扩展的试验事实,假定结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率是循环加载次数的单调递增幂函数,即双对数坐标系下结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率和循环加载次数为单调递增线性函数,积分后得到结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展长度和疲劳寿命间的函数表达式,导出结构钢圆杆的疲劳破坏模型.建议的结构钢圆杆的疲劳破坏模型表明,结构钢圆杆的疲劳寿命是名义最大应力、相对应力幅、初始裂纹位置和初始裂纹长度的复杂函数,不能简单化为仅是应力幅的函数.对Q345B圆钢杆进行了常幅循环应力疲劳试验,结果表明,Q345B圆钢杆的疲劳寿命随相对应力幅和名义最大应力的增加而降低.根据Q345B圆钢杆的疲劳试验结果,标定了其疲劳破坏模型参数,验证了建议的疲劳破坏模型精度.

关键词：圆钢杆疲劳破坏模型疲劳裂纹稳定扩展失稳扩展疲劳寿命

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高强钢广义屈服和破坏理论

固体力学学报 2007年第4期28卷 389-392页

作者：王万祯兰州理工大学土木工程学院兰州730050

结合经典强度理论和现代损伤力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,给出了高强钢在应力三轴空间广义屈服轨迹方程的新诠释.根据三向等拉伸应力状态下高强钢屈服和宏观脆断的重合性,提出了高强钢在应力三轴空间的开裂准则.通过对高强钢刻... 详细信息

结合经典强度理论和现代损伤力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,给出了高强钢在应力三轴空间广义屈服轨迹方程的新诠释.根据三向等拉伸应力状态下高强钢屈服和宏观脆断的重合性,提出了高强钢在应力三轴空间的开裂准则.通过对高强钢刻痕杆断裂试验的数值模拟分析,对比验证了该开裂准则的普适性及精度.最后,给出了高强钢广义强度理论的物理解释及抗断设防.建议的广义强度理论是解高强钢裂纹体和无裂体断裂的一个尝试.

关键词：高强钢屈服断裂刻痕杆应力三轴空间

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铝合金宏观断裂准则

西安交通大学学报 2007年第5期41卷 616-620页

作者：王万祯兰州理工大学土木工程学院兰州730050

为研究铝合金抗断设防,借鉴金属静水应力型屈服概念,给出了铝合金广义屈服椭球面的新诠释．基于三向等拉伸应力状态下铝合金屈服和断裂的重合性假设,导出了铝合金在三轴应力空间的椭球面断裂准则及参数量化方法,并给出了铝合金抗断设防... 详细信息

为研究铝合金抗断设防,借鉴金属静水应力型屈服概念,给出了铝合金广义屈服椭球面的新诠释．基于三向等拉伸应力状态下铝合金屈服和断裂的重合性假设,导出了铝合金在三轴应力空间的椭球面断裂准则及参数量化方法,并给出了铝合金抗断设防图及广义屈服椭球面的物理解释．该断裂准则使铝合金在三轴应力空间的屈服和断裂两种破坏模式得到了统一,具有物理概念清晰、形式简单、便于工程应用的特点．铝合金开孔板断裂试验的数值模拟结果显示,该断裂准则具有较高的精度．

关键词：铝合金屈服断裂三轴应力空间

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结构钢开裂准则及断裂试验分析

工程力学 2008年第5期25卷 27-31页

作者：王万祯兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为探寻结构钢开裂机理及抗断设防,给出了结构钢在应力三轴空间的广义屈服轨迹方程。结合古典强度理论和现代损伤力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,基于三向等拉伸应力状态下结构钢屈服和宏观脆断重合性假设,导出了结构钢在应力三轴... 详细信息

为探寻结构钢开裂机理及抗断设防,给出了结构钢在应力三轴空间的广义屈服轨迹方程。结合古典强度理论和现代损伤力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,基于三向等拉伸应力状态下结构钢屈服和宏观脆断重合性假设,导出了结构钢在应力三轴空间的开裂准则。在结构钢开孔板的单向等速拉伸断裂试验中,较为精确地测量了初始开裂时的加载位移及全程载荷-位移曲线。试验结果显示,初始裂纹位于孔边且扩展迅速。通过对结构钢开孔板断裂试验的数值模拟分析,对比验证了该开裂准则的普适性及精度。最后,给出了结构钢广义屈服和开裂模型的物理解释及抗断设防。

关键词：金属材料结构钢强度理论试验数值模拟广义屈服开裂准则

约束H型钢柱火灾响应及火灾后力学性能试验研究

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建筑结构学报 2012年第2期33卷 18-25页

作者：王新堂周明王万祯宁波大学建筑工程与环境学院浙江宁波315211 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

通过对端部约束H型钢柱火灾响应及火灾后力学性能的对比试验研究,分析了不同约束条件对H型钢柱火灾行为及受火后力学性能的影响。试验测定了钢柱的温度响应及位移响应,在此基础上进一步开展了火灾后的力学性能试验。结果表明:钢柱在升... 详细信息

通过对端部约束H型钢柱火灾响应及火灾后力学性能的对比试验研究,分析了不同约束条件对H型钢柱火灾行为及受火后力学性能的影响。试验测定了钢柱的温度响应及位移响应,在此基础上进一步开展了火灾后的力学性能试验。结果表明:钢柱在升温和降温过程中存在一定的滞后性,火灾升温时柱顶位移按自由膨胀、对称约束及不对称约束依次减小;约束性质对火灾后H型钢柱的力学性能有明显的影响,对称约束的H型钢柱在火灾后的应变明显不同于非对称约束的情况,而且非对称约束钢柱压曲破坏前的整体刚度明显高于对称约束;无约束H型钢柱受火后的整体屈曲主要沿弱轴方向弯曲,而约束H型钢柱受火后的整体受压屈曲则沿两个方向均有明显的侧向弯曲,且沿弱轴方向的受压曲线基本呈三角形,绕强轴方向则为S形。

关键词：约束钢柱受火试验火灾响应火灾后承载力

压型钢板-陶粒混凝土组合楼板火灾响应及火灾后受力性能试验研究

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建筑结构学报 2012年第2期33卷 10-17页

作者：王新堂周明王万祯宁波大学建筑工程与环境学院浙江宁波315211 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

为了分析压型钢板-陶粒混凝土组合楼板的火灾响应,首先对受荷条件下的2块简支陶粒混凝土组合楼板进行了火灾行为试验,得到了其火灾温度响应及位移响应。在此基础上,进一步对2块受火后的压型钢板-陶粒混凝土组合楼板进行了火灾后受力性... 详细信息

为了分析压型钢板-陶粒混凝土组合楼板的火灾响应,首先对受荷条件下的2块简支陶粒混凝土组合楼板进行了火灾行为试验,得到了其火灾温度响应及位移响应。在此基础上,进一步对2块受火后的压型钢板-陶粒混凝土组合楼板进行了火灾后受力性能试验研究,并对1块具有相同参数的组合楼板开展了常温下静载试验。结果表明:在楼板内部设置焊接栓钉将减弱组合楼板的抗火性能、降低组合楼板火灾后的承载力;与未受火作用的同样规格的组合楼板相比,火灾后压型钢板-陶粒混凝土组合楼板的破坏形式发生较大变化,但仍具有较高的承载力和良好的受力性能;压型钢板-陶粒混凝土组合楼板受火后为弯曲破坏,而未受火楼板则为剪切滑移破坏。

关键词：压型钢板组合楼板陶粒混凝土受火试验火灾响应火灾后受力性能

折线隔板加强的箱形柱-翼缘削弱箱形梁与H形梁节点抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2014年第6期35卷 64-74页

作者：王万祯童科挺泮威风宁波大学建筑工程与环境学院浙江宁波315211 宁波大学建筑设计研究院有限公司浙江宁波315211

对5个折线隔板加强的隔板贯通式箱形柱-翼缘削弱箱形梁与H形梁异型节点和1个基本型隔板贯通式异型节点进行拟静力试验,研究折线隔板扩大头和箱形梁翼缘削弱型隔板贯通式箱形柱-箱形梁与H形梁异型节点的破坏模式、滞回性能、承载力、塑... 详细信息

对5个折线隔板加强的隔板贯通式箱形柱-翼缘削弱箱形梁与H形梁异型节点和1个基本型隔板贯通式异型节点进行拟静力试验,研究折线隔板扩大头和箱形梁翼缘削弱型隔板贯通式箱形柱-箱形梁与H形梁异型节点的破坏模式、滞回性能、承载力、塑性转角、刚度退化和耗能能力等。试验结果表明:基本型异型节点在几何尺寸变化剧烈(应力高度集中)的箱形梁翼缘对接焊缝侧边开裂,节点的塑性转角约为0.014 rad,达不到FEMA要求的0.03 rad;折线隔板扩大头异型节点的塑性转角达到0.032~0.046 rad,承载力和耗能能力较基本型异型节点分别提高22.2%~64.3%和6.32~9.94倍;箱形梁翼缘与隔板对接焊缝断裂、隔板与柱壁板间焊缝剪切撕裂是折线隔板扩大头异型节点的主要破坏模式;试验的隔板贯通式箱形柱-箱形梁与H形梁异型节点显示,刚度较大的箱形梁翼缘对接焊缝均先于H形梁断裂。

关键词：隔板贯通式异型节点箱形柱箱形梁 H形梁隔板扩大头循环加载试验承载力塑性转角耗能能力