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基于振动声学的螺栓疲劳开裂检测方法

制造技术与机床 2022年第8期 142-148页

作者：刘永超中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华北电力试验研究院北京100040 中国科学院大学人工智能学院北京100049

提出了一种利用振动声学技术检测螺栓裂纹缺陷的方法,并通过敲击试验、模态仿真模拟以及理论推导论证此方法对螺栓裂纹损伤识别的可行性。试验证明采用振动声学的方法可以有效识别螺栓裂纹缺陷的位置和深度,且对于M30×200 mm的螺栓最... 详细信息

提出了一种利用振动声学技术检测螺栓裂纹缺陷的方法,并通过敲击试验、模态仿真模拟以及理论推导论证此方法对螺栓裂纹损伤识别的可行性。试验证明采用振动声学的方法可以有效识别螺栓裂纹缺陷的位置和深度,且对于M30×200 mm的螺栓最小可识别缺陷深度为2 mm,位于螺栓1/2及1/4位置的缺陷最易被识别,结合工程现场螺栓常见疲劳断裂形式,此方法可有效识别螺栓的疲劳开裂问题,具有一定的工程应用意义。另外,提出了振动声学技术与机器学习技术融合研究方向,为螺栓损伤检测提供智能化研究思路。

关键词：螺栓疲劳开裂振动声学技术敲击试验模态仿真

基于数字散斑相关方法的老化对沥青混合料疲劳开裂的影响

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北京工业大学学报 2020年第3期46卷 260-266页

作者：王岚焦子雄内蒙古工业大学土木工程学院呼和浩特010051

为研究老化作用对温拌胶粉改性沥青混合料(warm-mix rubber powder modified asphalt mixture,WMA)和热拌胶粉改性沥青混合料(hot-mix rubber powder modified asphalt mixture,HMA)疲劳性能的影响,对WMA和HMA的半圆试件进行三点弯曲疲劳试验.采用数字散斑相关方法(digital speckle correlation method,DSCM)对疲劳断裂的过程进行图像采集,并计算开裂过程中的平均水平应变εxa,通过εxa随循环荷载作用次数N的变化曲线研究老化作用对疲劳开裂的影响.结果表明:εxa适用于沥青混合料疲劳开裂的研究,裂缝在εxa突变时产生;未老化WMA和HMA的εxa-N曲线在达到峰值应变前,εxa随N的增加基本呈线性增长趋势,老化后呈下凹式非线性增长趋势;老化作用后,HMA和WMA的抗变形能力增强,抗开裂性能变差,WMA的抗开裂性优于HMA;随老化水平增加,HMA和WMA的疲劳破坏形式逐渐由黏聚性占主导的黏弹性破坏转变为黏附性占主导的脆性破坏.

关键词：温拌胶粉改性沥青混合料老化疲劳开裂数字散斑相关方法(DSCM)

正交异性钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节疲劳开裂快速加固方法

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中国公路学报 2018年第12期31卷 124-133页

作者：张清华李俊卜一之金通西南交通大学桥梁工程系四川成都610031

为研究钢桥面板疲劳开裂局部区域引入钢或高性能材料加固构件的装配式加固方法,以钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节为研究对象,采用足尺模型试验对钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节疲劳性能劣化及其疲劳开裂的栓接角钢装配式快速加固... 详细信息

为研究钢桥面板疲劳开裂局部区域引入钢或高性能材料加固构件的装配式加固方法,以钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节为研究对象,采用足尺模型试验对钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节疲劳性能劣化及其疲劳开裂的栓接角钢装配式快速加固相关关键问题进行了试验和理论研究;基于断裂力学探究了纵肋与横隔板交叉构造细节三维疲劳裂纹的扩展特性、疲劳寿命预测及装配式快速加固方法的加固效果。研究结果表明:纵肋与横隔板交叉构造细节的疲劳裂纹萌生于焊趾并沿纵肋腹板进行扩展,其对结构力学特性的影响范围和程度随着裂纹的扩展而逐步加剧;加固后相应开裂部位关键测点和裂尖各测点的应力应变降幅分别达57%和80%,装配式加固构件与既有结构协同受力性能良好,能够有效抑制局部疲劳裂纹扩展;数值断裂力学分析表明,加固后裂尖应力强度因子降幅达90%,可有效抑制疲劳裂纹的进一步扩展。

关键词：桥梁工程正交异性钢桥面板装配式快速加固方法疲劳开裂应力强度因子

钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂弹性阻尼支撑处治技术

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世界桥梁 2024年第3期52卷 119-126页

作者：桑毅彩朱世峰吴海军暨仕瑀邓扬中交特种工程有限公司湖北武汉430071 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 北京建筑大学土木与交通工程学院北京102616

针对钢箱梁桁架式纵隔板中出现的早发性、多发性、再发性疲劳开裂病害,分析桁架式纵隔板病害原因,基于能量法,提出将端部刚接斜腹杆变为端部铰接的弹性阻尼支撑处治技术。研制弹性阻尼支撑装置(Elastic-Damping Support Device,EDSD),... 详细信息

针对钢箱梁桁架式纵隔板中出现的早发性、多发性、再发性疲劳开裂病害,分析桁架式纵隔板病害原因,基于能量法,提出将端部刚接斜腹杆变为端部铰接的弹性阻尼支撑处治技术。研制弹性阻尼支撑装置(Elastic-Damping Support Device,EDSD),将斜腹杆局部切除并安装EDSD,通过EDSD中设置的弹性阻尼单元耗散外部荷载输入结构的大部分能量,保障结构在长期车辆荷载等作用下的安全性和正常使用性能。结合某斜拉桥钢箱梁桁架式纵隔板疲劳开裂处治需求,开展了该处治技术实桥应用,并对其进行有限元分析及实桥监测。结果表明:钢箱梁内斜腹杆局部改造安装EDSD后可大幅降低斜腹杆应力水平,有效降低斜腹杆疲劳易损部位开裂风险,增加疲劳寿命;安装EDSD的斜腹杆上的既有裂缝均无扩展。

关键词：斜拉桥钢箱梁桁架式纵隔板斜腹杆疲劳开裂弹性阻尼支撑装置处治技术工程应用

某中承式钢管混凝土桁式拱肋节点疲劳开裂分析

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工程力学 2017年第B06期34卷 167-173页

作者：黄汉辉陈康明吴庆雄王渠福州大学土木工程学院福建福州350108 长崎大学大学院工学研究科

为了分析某中承式钢管混凝土桁式拱肋节点疲劳开裂的原因,运用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥模型进行有限元分析。分别研究了不同车辆荷载和不同拱肋节点几何参数情况下拱肋节点应力幅的变化,进而分析了车辆超载和车辆中、偏载布置对... 详细信息

为了分析某中承式钢管混凝土桁式拱肋节点疲劳开裂的原因,运用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥模型进行有限元分析。分别研究了不同车辆荷载和不同拱肋节点几何参数情况下拱肋节点应力幅的变化,进而分析了车辆超载和车辆中、偏载布置对拱肋节点应力幅的影响,并讨论了拱肋节点几何参数变化对拱肋节点应力幅的影响。研究表明,当车辆荷载超载30%、50%、100%和150%时拱肋节点应力幅基本呈线性增大,应力幅最大值达155 MPa。BS5400疲劳车辆荷载作用下拱肋节点应力幅最大,中国550 k N车辆荷载偏载作用下拱肋节点应力幅为中载1.2倍。超载和偏载分别是造成该钢管混凝土桁式拱桥拱肋节点出现疲劳开裂和疲劳裂缝分布不对称的主要原因。节点应力幅随弦杆和腹杆间壁厚比的增大而减小,而随弦杆和腹杆间管径比、弦杆径厚比和腹杆径厚比的增大表现为先增大后减小的趋势。

关键词：钢管混凝土桁式拱桥拱肋节点疲劳开裂超载偏载几何参数应力幅有限元分析

运行条件对不锈钢点焊疲劳性能影响及开裂分析

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中国机械工程 2021年第14期32卷 1726-1731页

作者：姜云禄杨亮韩晓辉徐野陈怀宁蔡桂喜中国科学院核用材料与安全评价重点实验室中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266111

以不锈钢车体底架电阻点焊接头为对象,研究了温度(-40℃、室温和70℃)、应力比(0.1、0.5)以及3.5%NaCl腐蚀介质对接头疲劳寿命的影响;借助电子背散射衍射(EBSD)技术、扫描电镜(SEM)、仪表球压痕系统(IBIS)和拉伸剪切试验,对晶粒取向、... 详细信息

以不锈钢车体底架电阻点焊接头为对象,研究了温度(-40℃、室温和70℃)、应力比(0.1、0.5)以及3.5%NaCl腐蚀介质对接头疲劳寿命的影响;借助电子背散射衍射(EBSD)技术、扫描电镜(SEM)、仪表球压痕系统(IBIS)和拉伸剪切试验,对晶粒取向、残余应力分布、疲劳断口形貌和力学性能进行分析。结果表明:低温条件下材料强度的提高可获得更好的疲劳性能,70℃条件下塑性性能的改善可使高周疲劳性能更优;应力比为0.1时的疲劳性能优于应力比为0.5时的疲劳性能;腐蚀介质和拉应力促使应力腐蚀开裂和裂纹尖端的阳极区快速溶解,加速裂纹的萌生和扩展,显著缩短了点焊接头的疲劳寿命;疲劳裂纹在界面应力集中尖角处形核,沿熔核软化区长大,逐渐向表面扩张,直至断裂失效。

关键词：不锈钢点焊疲劳性能疲劳开裂腐蚀介质应力比温度

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钢箱梁横隔板疲劳开裂补强研究

交通世界 2024年第11期 143-145页

作者：简丽明宜春市公路事业发展中心樟树分中心江西樟树331200

为探索悬索桥钢箱梁横隔板U形肋远端焊缝下端弧形切口起弧点处横隔板母材开裂疲劳病害产生的原因及补强处治思路,以某悬索桥主桥为例,针对疲劳病害提出六种补强加固方案,采用ABAQUS有限元软件对横隔板疲劳开裂不同补强方案受力情况展开... 详细信息

为探索悬索桥钢箱梁横隔板U形肋远端焊缝下端弧形切口起弧点处横隔板母材开裂疲劳病害产生的原因及补强处治思路,以某悬索桥主桥为例,针对疲劳病害提出六种补强加固方案,采用ABAQUS有限元软件对横隔板疲劳开裂不同补强方案受力情况展开分析,最终选择方案5即优化弧形切口并双面补强钢板,将钢板厚度增至4mm,钢板上部与顶板和U形肋相距65mm和30mm的方案。结果表明,所提出的优化弧形切口以及优化弧形切口+钢板双面补强方案对于横隔板母材裂缝病害较为适用,可为类似桥梁结构横隔板疲劳开裂病害的处治提供参考。

关键词：钢箱梁横隔板疲劳开裂补强弧形切口

焊接缝疲劳开裂对斜拉桥钢桥面板的影响及加固方式

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现代机械 2023年第2期 98-102页

作者：雷丙超中铁十八局集团第二工程有限公司河北唐山064000

钢桥面板焊接过程中若出现疲劳裂缝,会影响桥梁桥面的安全性、缩短桥面寿命。文章分析了焊接缝疲劳开裂对斜拉桥钢桥面板的影响,并设计了针对性的加固方式。该方法采用Ansys软件,建立了纵肋对焊接处的疲劳裂纹有限元模型,同时,利用相互... 详细信息

钢桥面板焊接过程中若出现疲劳裂缝,会影响桥梁桥面的安全性、缩短桥面寿命。文章分析了焊接缝疲劳开裂对斜拉桥钢桥面板的影响,并设计了针对性的加固方式。该方法采用Ansys软件,建立了纵肋对焊接处的疲劳裂纹有限元模型,同时,利用相互作用积分与有限元相结合的方式,得到裂纹前缘应力强度因子。基于此,分别设计了焊趾焊跟贯穿焊缝疲劳加固措施和装配式加固措施。分析结果表明:在不同的疲劳裂纹扩展情况下,采用本文设计的焊趾焊跟贯穿焊缝疲劳加固方法和装配式加固方法后,能够使疲劳裂纹前缘尖端的有效应力强度因子幅值降低,使疲劳裂纹的扩展得到有效控制。

关键词：应力计算对接焊缝疲劳开裂加固施工

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沥青混合料板式试件的疲劳开裂规律

华南理工大学学报（自然科学版） 2013年第4期41卷 102-106页

作者：陈静云刘佳音李玉华周长红大连理工大学交通运输学院辽宁大连116024

基于沥青路面分析仪疲劳试验,通过调整试件的宽跨比来增强试件尺寸对路面结构的代表性,研究沥青混合料板式试件的疲劳开裂规律.制备原状、短期老化和长期老化3种板式试件,用往复移动的试验轮加载,使对边简支的板式试件内产生双向弯拉应... 详细信息

基于沥青路面分析仪疲劳试验,通过调整试件的宽跨比来增强试件尺寸对路面结构的代表性,研究沥青混合料板式试件的疲劳开裂规律.制备原状、短期老化和长期老化3种板式试件,用往复移动的试验轮加载,使对边简支的板式试件内产生双向弯拉应力,测量疲劳过程中的挠度变化,观察裂缝开展过程,测定试件破坏时的疲劳寿命.板式试件疲劳试验显示了具有初始局部缺陷的有限宽度板在双向弯拉应力下的开裂过程.板底裂缝既呈现出从下至上的垂直扩展,又在板底水平方向呈现出长度的增加.板式试件的裂缝发展、裂缝形态及挠度变化均有别于梁式试件.

关键词：沥青混合料板式试件疲劳开裂双向弯拉