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铁路钢桥节点复合裂纹扩展剩余寿命的研究

武汉理工大学学报 2019年第6期41卷 58-64页

作者：刘嘉常栩豪季则亮武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室武汉430070 武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070 青岛腾远设计事务所有限公司青岛266000

对铁路钢桥节点复合裂纹的扩展路径和剩余寿命进行了研究,提出了复合裂纹扩展路径模拟和剩余寿命评估的计算方法。以一座既有铁路钢桁架桥为研究背景,基于子模型法,建立全桥壳体模型和含初始裂纹的钢桥节点实体模型,获取列车荷载作用下... 详细信息

对铁路钢桥节点复合裂纹的扩展路径和剩余寿命进行了研究,提出了复合裂纹扩展路径模拟和剩余寿命评估的计算方法。以一座既有铁路钢桁架桥为研究背景,基于子模型法,建立全桥壳体模型和含初始裂纹的钢桥节点实体模型,获取列车荷载作用下钢桥关键节点的精确动应力响应时程,采用相互作用积分法和Forman公式分析出裂纹扩展路径和评估其剩余寿命。结果表明,对于钢桥关键节点位置处,裂纹沿斜下方扩展,不断靠近纵向箱梁;钢桥寿命在裂纹扩展前期占有较大比重,当裂纹扩展到总裂纹长度的25%时,寿命百分比可达45.3%,而在裂纹扩展后期的扩展速率有明显增加;结合列车实际过桥频率,计算得铁路钢桥寿命为14.02年。

关键词：铁路钢桥复合裂纹相互作用积分法裂纹扩展

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Ⅰ型和Ⅲ型复合裂纹J积分计算

石油化工设备 2013年第2期42卷 35-38页

作者：蔡永梅王伟谢禹钧中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266555 辽宁石油化工大学机械工程学院辽宁抚顺113001

针对复合型裂纹失稳条件一般比较复杂的特点,基于经典守恒积分方法,利用其积分与所取路径无关特征,计算I型和Ⅲ型复合裂纹的J积分,给出一个既适用于有限边界问题又适用于无限边界问题的求解应力强度因子的计算方法,并基于有限元法给出... 详细信息

针对复合型裂纹失稳条件一般比较复杂的特点,基于经典守恒积分方法,利用其积分与所取路径无关特征,计算I型和Ⅲ型复合裂纹的J积分,给出一个既适用于有限边界问题又适用于无限边界问题的求解应力强度因子的计算方法,并基于有限元法给出数值算例。

关键词：复合裂纹 J积分应力强度因子数值计算

含复合裂纹梁结构的振动疲劳虚拟仿真及试验研究

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含复合裂纹梁结构的振动疲劳虚拟仿真及试验研究

作者：杨九洲广西大学

学位级别：硕士

梁结构作为常见的重要组成部分广泛应用于各种工程结构中。然而,在长期振动环境作用下,梁结构不可避免的会产生裂纹,且裂纹多为复合裂纹形式。复合裂纹之间存在耦合关系,且复合裂纹影响结构的振动疲劳特性及疲劳寿命,严重影响机械设备... 详细信息

梁结构作为常见的重要组成部分广泛应用于各种工程结构中。然而,在长期振动环境作用下,梁结构不可避免的会产生裂纹,且裂纹多为复合裂纹形式。复合裂纹之间存在耦合关系,且复合裂纹影响结构的振动疲劳特性及疲劳寿命,严重影响机械设备的安全可靠运行。由于梁结构振动疲劳机理的复杂性,在振动疲劳虚拟仿真试验研究和试验技术方面还不够深入。因此,深入开展含复合裂纹梁结构的振动疲劳耦合机理和试验研究具有一定的理论意义和工程应用价值。本文运用理论分析和试验研究相结合的方法开展含复合裂纹梁结构的振动疲劳试验与虚拟仿真技术研究。主要研究内容如下:建立含复合裂纹的梁结构动力学模型。首先,利用有限元位移法构建复合裂纹梁单元有限元模型;然后考虑复合裂纹线性耦合关系,推导出复合裂纹梁单元的动力学方程;最后采用有限元法将含复合裂纹梁结构分成多个单元,运用拉格朗日方程建立含复合裂纹梁结构的动力学模型。基于所建立的复合裂纹梁结构动力学模型,对复合裂纹梁结构的振动疲劳特性进行分析;然后运用同步分析法和半波理论推导裂纹扩展速率方程;最后基于修正的Paris公式建立含复合裂纹梁结构的疲劳裂纹扩展寿命估算模型。探明复合裂纹梁结构的振动疲劳耦合机理。为开展含复合裂纹梁结构的振动疲劳试验研究,设计一款可保证多个试件振动激励环境相同的机械式振动疲劳试验台;再采用锤击法和周期位移激励试验测得复合裂纹梁结构的固有频率、加速度响应和疲劳寿命;最后对相关试验结果进行分析,从而为开发振动疲劳虚拟仿真试验系统提供试验数据支撑。基于复合裂纹梁结构动力学模型,结合MATLAB软件GUI功能设计振动疲劳虚拟试验系统;再运用复合裂纹梁结构动力学模型,结合MATLAB编程功能,对复合裂纹梁结构进行固有频率、加速度响应和疲劳寿命仿真计算;最后通过仿真数据与试验结果对比分析,验证复合裂纹梁结构动力学模型的正确性和振动疲劳虚拟仿真试验系统的可行性。

关键词：梁结构复合裂纹振动疲劳试验虚拟仿真

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关于复合裂纹脆性断裂理论的探讨

重庆建筑工程学院学报 1984年第3期 85-95页

作者：胡振瀛

本文对最大正应力理论、能量释放率理论、应变能密度理论和等W线上的最大正应力理论等作了评论。本文提出了最大拉应变理论和最大拉应变能密度理论。认为最大拉应变和最大拉应变能密度才是材料脆性断裂的决定因素,最大剪切应变能密度是... 详细信息

本文对最大正应力理论、能量释放率理论、应变能密度理论和等W线上的最大正应力理论等作了评论。本文提出了最大拉应变理论和最大拉应变能密度理论。认为最大拉应变和最大拉应变能密度才是材料脆性断裂的决定因素,最大剪切应变能密度是材料剪切断裂的决定因素。

关键词：应变能密度因子临界值拉伸应变表达式裂纹扩展裂纹尖端第一强度理论强度理论最大正应力理论复合裂纹剪切应变能脆性断裂

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关于复合裂纹脆性断裂理论的探讨

地下空间与工程学报 1984年第2期 6-16页

作者：胡振■

本文对最大正应力理论、能量释放率理论、应变能密度理论和等 W 线上的最大正应力理论等作了评论。本文提出了最大拉应变理论和最大拉应变能密度理论。认为最大拉应变和最大拉应变能密度才是材料脆性断裂的决定因素,最大剪切应变能密度... 详细信息

本文对最大正应力理论、能量释放率理论、应变能密度理论和等 W 线上的最大正应力理论等作了评论。本文提出了最大拉应变理论和最大拉应变能密度理论。认为最大拉应变和最大拉应变能密度才是材料脆性断裂的决定因素,最大剪切应变能密度是材料剪切断裂的决定因素。

关键词：应变能密度因子最大值临界值表达式代入能量释放率裂纹扩展力强度理论最大正应力理论第一强度理论最大拉应变复合裂纹脆性断裂

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基于三剪统一屈服准则的复合裂纹断裂分析

南昌大学学报（工科版） 2019年第1期41卷 57-61页

作者：胡小荣柳岸刘科升南昌大学建筑工程学院江西南昌330031

基于三剪统一屈服准则,研究了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型复合断裂问题,对复合裂纹的断裂条件进行了分析计算,给出了包含十二面体单元上的2个主剪面应力对材料屈服的共同影响系数b及反映材料拉压性能的参数α的三剪统一屈服断裂因子,并根据裂纹扩展条... 详细信息

基于三剪统一屈服准则,研究了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型复合断裂问题,对复合裂纹的断裂条件进行了分析计算,给出了包含十二面体单元上的2个主剪面应力对材料屈服的共同影响系数b及反映材料拉压性能的参数α的三剪统一屈服断裂因子,并根据裂纹扩展条件及临界状态下断裂因子的取值得到了复合裂纹断裂准则。算例中对35CrMn2材料的复合裂纹的开裂角及断裂因子进行了计算,并给出了影响系数b与开裂角θ0的关系曲线,算例的实验值与数值解的比较结果表明,通过改变参数可使该断裂准则适用于不同性质的材料且该准则可较好地应用于复合断裂问题。

关键词：三剪统一屈服准则复合裂纹断裂因子断裂准则开裂角

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无规共聚丙烯材料的复合裂纹扩展研究

合成材料老化与应用 2017年第3期46卷 7-10,28页

作者：吴健余杨邦成梁亚运昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

采用MTS810型材料试验机,对PP-R材料进行了复合裂纹扩展机理的研究,并对裂纹扩展路径以及断口形貌进行了分析。实验的裂纹类型包括I型、偏离中心20mm、偏离中心40mm三种。实验结果表明,在准静态实验工况下:预制疲劳裂纹长度在1.5mm以下... 详细信息

采用MTS810型材料试验机,对PP-R材料进行了复合裂纹扩展机理的研究,并对裂纹扩展路径以及断口形貌进行了分析。实验的裂纹类型包括I型、偏离中心20mm、偏离中心40mm三种。实验结果表明,在准静态实验工况下:预制疲劳裂纹长度在1.5mm以下时,即处于疲劳迟滞区域,三类裂纹呈现脆断特征;预制疲劳裂纹长度在3mm以上时,裂纹尖端走出疲劳迟滞区域,三类裂纹都能得到稳定裂纹扩展量,断口出现明显的韧性断裂特征。

关键词：无规共聚丙烯复合裂纹增韧迟滞断口形貌

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脆性材料复合裂纹断裂判据研究

郑州大学学报（理学版） 2003年第2期35卷 92-94页

作者：何伟郑恒祥华北水利水电学院郑州450008

研究了混凝土等拉压强度不等的脆性材料在平面应力和平面应变情况下裂纹附近的塑性区的范围 ,并给出了相应的表达式 ;运用在一定外力作用下物体内等效应力作为断裂判据 ,推测含复合裂纹的脆性材料的裂纹扩展时的临界条件和扩展方向 ,计... 详细信息

研究了混凝土等拉压强度不等的脆性材料在平面应力和平面应变情况下裂纹附近的塑性区的范围 ,并给出了相应的表达式 ;运用在一定外力作用下物体内等效应力作为断裂判据 ,推测含复合裂纹的脆性材料的裂纹扩展时的临界条件和扩展方向 ,计算了试件在 6个不同裂纹角时断裂角的大小 ,其结果与最大周向正应力理论判据、最小应变能密度理论判据及实验结果比较。

关键词：脆性材料复合裂纹断裂判据混凝土等效应力裂纹扩展断裂角塑性区

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复合型裂纹断裂的新准则

固体力学学报 2013年第1期34卷 31-37页

作者：任利朱哲明谢凌志张茹艾婷能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室四川大学建筑与环境学院成都610065 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院成都610065

以Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为研究对象,对裂纹尖端的塑性区分布规律进行了理论分析.引入两组评价裂纹尖端应力场对裂纹扩展影响的参数,考虑裂纹尖端存在的局部塑性变形,并采纳如下两个假设,(1)裂纹沿最短路径穿过塑性区向弹性区扩展,(2)当在扩... 详细信息

以Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为研究对象,对裂纹尖端的塑性区分布规律进行了理论分析.引入两组评价裂纹尖端应力场对裂纹扩展影响的参数,考虑裂纹尖端存在的局部塑性变形,并采纳如下两个假设,(1)裂纹沿最短路径穿过塑性区向弹性区扩展,(2)当在扩展方向上的弹塑性边界极半径r大于其临界极半径rC时,裂纹开始扩展.在此基础上,导出了新的复合型裂纹断裂准则,并与现有部分断裂准则及实验结果进行了对比.结果表明:新建立的复合裂纹断裂准则与实验结果吻合程度非常高.文中还分析了裂纹尖端应力场对复合断裂的影响机制,阐述了以单一KⅠC或KⅡC建立的复合裂纹扩展准则的局限性以及考虑裂纹尖端应力场的必要性.

关键词：复合裂纹启裂角断裂准则临界半径