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高性能桥梁耐候钢典型焊缝接头疲劳性能试验研究

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桥梁建设 2022年第2期52卷 75-81页

作者：赵而年孙洪斌张鑫周强山东建筑大学建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室山东济南250101 山东铁路投资控股集团有限公司山东济南250102 武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室湖北武汉430070

为了解高性能桥梁耐候钢典型焊缝接头的疲劳特性,设计、制作Q370qNH高性能桥梁耐候钢对接焊缝、T形焊缝和十字形焊缝接头试件进行疲劳试验。分析3类焊缝接头试件疲劳破坏模式、疲劳寿命与疲劳强度,并将试验拟合的S~N对数曲线与现行规范... 详细信息

为了解高性能桥梁耐候钢典型焊缝接头的疲劳特性,设计、制作Q370qNH高性能桥梁耐候钢对接焊缝、T形焊缝和十字形焊缝接头试件进行疲劳试验。分析3类焊缝接头试件疲劳破坏模式、疲劳寿命与疲劳强度,并将试验拟合的S~N对数曲线与现行规范结果进行对比;基于收集的141个疲劳试验结果,分析高性能桥梁耐候钢典型焊缝接头和传统结构钢同类焊缝接头疲劳特性的差异。结果表明:3类耐候钢焊缝接头均发生了焊趾处的疲劳失效破坏,设计、施工时应重点关注;随着加载应力幅的增加,3类接头的疲劳寿命按幂指数形式逐渐降低;在与规范相同保证率条件下,计算的桥梁耐候钢对接焊缝疲劳强度分别是《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的1.30倍、《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB 10091—2017)的1.14倍;T形焊缝接头表现出最好的抗疲劳性能,现行规范中对其疲劳强度的评估偏于保守;十字形焊缝接头95%保证率S~N对数曲线和《钢结构设计标准》设计曲线吻合较好。

关键词：桥梁钢高性能耐候钢焊缝接头形式疲劳试验 S~N曲线疲劳强度

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国家速滑馆弯折高钒密封索疲劳性能试验研究

建筑结构学报 2023年第4期44卷 107-117页

作者：王哲石永久陈彬磊程远朱忠义李久林北京市建筑设计研究院有限公司北京100045 清华大学土木工程系北京100084 北京城建集团有限责任公司北京100088 北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京102206

国产高钒密封索因其供货期短、性价比高的优势在国家速滑馆工程中获得应用。为了解该材料的疲劳耐久性能,以国家速滑馆工程为背景,结合密封索实际工作状态,对弯折状态工作密封索开展试验研究。基于100年重现期风荷载下索网结构应力和变... 详细信息

国产高钒密封索因其供货期短、性价比高的优势在国家速滑馆工程中获得应用。为了解该材料的疲劳耐久性能,以国家速滑馆工程为背景,结合密封索实际工作状态,对弯折状态工作密封索开展试验研究。基于100年重现期风荷载下索网结构应力和变形情况,制定疲劳试验的拉力范围和弯折角度要求,测量了不同疲劳周次下密封索弹性模量变化情况。试验结果表明:国家速滑馆正常使用条件下弯折拉索疲劳周次达到200万次,可以满足本工程100年使用年限需求;当密封索弯折角度超过正常弯折角度并达到4°时,疲劳周次可以达到200万次,但会出现跳丝情况;超载并达到拉索抗拉力设计值时,密封索最外层钢丝出现断丝和跳丝损伤情况,但损伤位置距离锚具和索夹较远,循环加载可达到40万次以上;观察钢丝断口SEM微观形貌发现,疲劳裂纹由外层钢丝内侧转角部位最先出现,与有限元分析最大主拉应力位置相同;密封索初始弹性模量为170~180 GPa,随着疲劳周次增加,密封索等效弹性模量呈上升趋势,当存在少量断丝时该趋势不变。

关键词：索网结构高钒密封索疲劳试验有限元分析疲劳耐久性

面向全尺寸民机结构疲劳试验的声发射监测技术

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航空学报 2022年第6期43卷 241-253页

作者：杨宇王彬文祁小凤中国飞机强度研究所智能结构与健康管理技术研究室西安710065

作为一种在线、动态、实时监测技术,声发射是一种非常有潜力的航空结构疲劳损伤监测手段。然而,由于恶劣噪声环境及现有声发射监测处理及分析技术发展不足的影响,导致声发射技术目前仍无法在全尺寸民机结构中得到有效应用。本文面向全... 详细信息

作为一种在线、动态、实时监测技术,声发射是一种非常有潜力的航空结构疲劳损伤监测手段。然而,由于恶劣噪声环境及现有声发射监测处理及分析技术发展不足的影响,导致声发射技术目前仍无法在全尺寸民机结构中得到有效应用。本文面向全尺寸民机结构试验开展了高可靠性自动化声发射(AE)监测技术研究,提出了一种基于载荷同步的声发射损伤识别技术,该技术依托数据清洗、数据同步、数据分割提取及异常判别等环节实现,旨在解决全尺寸民机结构试验声发射损伤监测中监测效率低、损伤识别难度大和无法可靠识别等问题。通过在国内某型全尺寸民机结构疲劳试验中应用,该方法的有效性得到了证实,因而为中国型号试验提供支持,进而服务中国航空工业型号试验。

关键词：声发射疲劳试验全尺寸飞机损伤监测损伤识别

碳纤维-光纤光栅板加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

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建筑结构学报 2022年第12期43卷 91-101页

作者：邓朗妮周峥黄晓霞雷丽贞廖羚广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006

为明确碳纤维-光纤光栅(CFRP-OFBG)板加固对钢筋混凝土梁疲劳性能的提升作用,对5根采用内嵌光纤光栅应变传感器的碳纤维板加固的钢筋混凝土梁和两根未加固梁进行静载和常幅疲劳试验。分析了不同应力水平下碳纤维-光纤光栅板加固梁的疲... 详细信息

为明确碳纤维-光纤光栅(CFRP-OFBG)板加固对钢筋混凝土梁疲劳性能的提升作用,对5根采用内嵌光纤光栅应变传感器的碳纤维板加固的钢筋混凝土梁和两根未加固梁进行静载和常幅疲劳试验。分析了不同应力水平下碳纤维-光纤光栅板加固梁的疲劳破坏模式、疲劳寿命、跨中挠度、应变演变等情况,并与未加固梁进行对比。结果表明:随着疲劳循环次数增加和疲劳荷载幅值的增大,整个试验过程疲劳破坏呈现四阶段发展规律;加固梁跨中挠度、钢筋拉应变、混凝土压应变变化趋于平缓,直到疲劳破坏才会发生突变。其中,CFRP-OFBG板对加固梁疲劳应变监测数据与电阻应变片数据吻合良好;在相同循环次数和疲劳荷载限值下,加固梁的疲劳变形较未加固梁的有所减小,加固梁承载力比未加固梁提高约45%。通过理论分析和试验结果拟合,推导剩余强度公式,提出一种基于剩余强度的疲劳累积损伤模型来预测疲劳寿命。相比于试验结果,采用该模型所预测加固梁的疲劳寿命偏大,误差为8.57%。

关键词：钢筋混凝土梁碳纤维-光纤光栅板疲劳试验疲劳寿命预测剩余强度累积损伤模型

层压型CFRP环带疲劳试验中接触面温度场分析

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材料导报 2022年第1期36卷 210-216页

作者：范凌云高婧李锦峰周海俊厦门大学建筑与土木工程学院福建厦门361005 深圳大学城市智慧交通与安全运维研究院广东深圳518060

层压型碳纤维增强复合材料(CFRP)环带索是将一条具有单向纤维的CFRP连续层带,以类似于赛道的方式分层缠绕在两个分离的销钉上的一种构件。本工作进行了层压型CFRP环带拉伸疲劳试验,得到了其工作疲劳曲线,并根据试验结果分析了加载频率... 详细信息

层压型碳纤维增强复合材料(CFRP)环带索是将一条具有单向纤维的CFRP连续层带,以类似于赛道的方式分层缠绕在两个分离的销钉上的一种构件。本工作进行了层压型CFRP环带拉伸疲劳试验,得到了其工作疲劳曲线,并根据试验结果分析了加载频率和销钉材料对因摩擦而产生的温度的影响。实验结果表明,在疲劳试验过程中,销钉与环带接触面摩擦产生热量,形成了局部温度场,整体温度呈对称分布,从环带曲线段顶部到直线段逐渐减小,在直曲相交处温度变化速率最高、温度梯度最大。接触面温度随加载频率增加而升高,而销钉材料对温度的影响主要取决于材料的热传导系数和摩擦系数。基于试验结果建立了CFRP环带的温度场模型,对CFRP环带构造进行参数分析。结果表明,销钉半径和环带厚度对环带温度分布的影响大致相同,在相同曲率下,不论是改变销钉半径亦或是环带厚度,对温度梯度都基本没有影响。当曲率增大时,环带的整体温度减小,温度梯度减小。结合受力和温度的综合影响,推荐合理曲率为1.5左右。

关键词：复合材料碳纤维增强复合材料疲劳试验温度梯度数值模拟参数分析

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桥上长枕埋入式无砟轨道疲劳试验

铁道科学与工程学报 2022年第4期19卷 917-924页

作者：许钊荣李莹董昆灵高自远杨荣山郑淮林西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

为了研究客货共线条件下桥上长枕埋入式无砟轨道结构的受力特性与耐久性,基于应力相似原则设计一组纵梁,采用与施工现场相同的材料、工序制作出足尺无砟轨道模型,开展桥上长枕埋入式无砟轨道疲劳试验,得出客货共线条件下长枕埋入式无砟... 详细信息

为了研究客货共线条件下桥上长枕埋入式无砟轨道结构的受力特性与耐久性,基于应力相似原则设计一组纵梁,采用与施工现场相同的材料、工序制作出足尺无砟轨道模型,开展桥上长枕埋入式无砟轨道疲劳试验,得出客货共线条件下长枕埋入式无砟轨道模型的应力、应变与变形的分布规律以及疲劳损伤的发展形态。试验结果表明,长枕埋入式无砟轨道可以较好地适应客货共线条件下的铁路桥梁,在疲劳荷载全过程中,轨道结构整体性良好,应力、应变水平较为稳定,未出现明显的结构破坏与应力重分布现象。在4.5 Hz和12.5~37.5 kN荷载作用下,桥上长枕埋入式无砟轨道整体为受压状态,最大压应力3.3 MPa出现在轨下位置,最大拉应力1.04 MPa出现在桥面板板底位置,门型筋最大拉应力为10.2 MPa。疲劳荷载作用下,长枕与道床板新旧混凝土交界处率先出现裂缝,随后长枕端部出现朝向道床板边缘的延伸裂缝,累计300万次疲劳荷载后,道床板板中出现纵向、横向贯通裂缝。针对长枕埋入式无砟轨道新旧混凝土界面开裂问题,进行界面剂黏结性能对比试验,试验结果表明,硅灰水泥基界面剂可以有效抑制疲劳荷载作用下界面处裂缝开展。

关键词：无砟轨道埋入式长枕疲劳试验裂缝开展界面处理

12 kV真空断路器合闸弹簧疲劳特性试验及寿命预测

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高压电器 2022年第4期58卷 165-171页

作者：苏毅谢植飚王佳琳芦宇峰蒋再新广西电网有限责任公司电力科学研究院南宁530023 广西电网有限责任公司南宁530023

合闸弹簧作为断路器合闸的动力源,当发生疲劳失效时会导致断路器合不到位、拒动等故障。文中以某一12 kV真空断路器为研究对象,分析断路器合闸弹簧能量与负载的匹配规律,并通过试验得到断路器合闸所需的最小能量。通过模拟断路器长期不... 详细信息

合闸弹簧作为断路器合闸的动力源,当发生疲劳失效时会导致断路器合不到位、拒动等故障。文中以某一12 kV真空断路器为研究对象,分析断路器合闸弹簧能量与负载的匹配规律,并通过试验得到断路器合闸所需的最小能量。通过模拟断路器长期不动作运行工况下的合闸弹簧长时间处于被压缩状态,得到合闸弹簧力随时间变化的静态应力松弛曲线;通过对断路器进行机械寿命试验,得到合闸弹簧力随断路器动作次数变化的动态应力松弛曲线。最后,建立断路器合闸弹簧贮存寿命模型和疲劳寿命模型,实现断路器合闸弹簧寿命预测和故障预警。

关键词：真空断路器合闸故障合闸弹簧疲劳试验寿命预测

CFRP加固含混合型边裂纹钢板的疲劳性能试验研究

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建筑结构学报 2021年第2期42卷 206-212页

作者：陈涛摇铖同济大学工程结构性能演化与控制教育部重点实验室上海200092 同济大学建筑工程系上海200092 浙江绿城建筑设计有限公司浙江杭州310007

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)对含初始边裂纹钢板疲劳性能的改善效果,使用MTS试验机对未加固及CFRP材料加固后的含边裂纹钢板进行疲劳试验,比较了裂纹形式、钢板初始损伤度、CFRP粘贴面以及CFRP材料种类(CFRP布与CFRP板)对钢板疲劳... 详细信息

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)对含初始边裂纹钢板疲劳性能的改善效果,使用MTS试验机对未加固及CFRP材料加固后的含边裂纹钢板进行疲劳试验,比较了裂纹形式、钢板初始损伤度、CFRP粘贴面以及CFRP材料种类(CFRP布与CFRP板)对钢板疲劳寿命的影响。共设计制作了3个未加固试件、3个CFRP布双面加固试件、3个CFRP布单面加固试件以及2个CFRP板双面加固试件。试验中利用改进的变角度加载装置,得到I型边裂纹试件与I/II混合型边裂纹试件,比较CFRP材料对含I型边裂纹及I/II混合型边裂纹试件疲劳寿命的改善效果。结果表明:双面粘贴CFRP材料能够极大提高含裂纹钢板的疲劳寿命,而单面粘贴CFRP的加固效果远不如双面粘贴的加固效果;CFRP布与CFRP板在相似补强率下对钢板疲劳寿命的改善效果相近;CFRP材料对含I型边裂纹钢板疲劳寿命的改善效果优于对含I/II混合型边裂纹钢板疲劳寿命的改善效果;双面粘贴CFRP布对钢板疲劳寿命的改善效果会随着初始损伤度的增大而增强。

关键词：钢板 CFRP加固混合型边裂纹疲劳试验疲劳性能

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旋翼减摆自润滑衬套疲劳试验温度设计与控制

航空学报 2021年第5期42卷 206-214页

作者：马战奇孙秀文王玲奇哈尔滨飞机工业集团有限责任公司哈尔滨150066 上海市轴承研究所上海200031

以高分子材料自润滑衬套为研究对象,其摩擦阻尼为旋翼摆振铰提供减摆阻尼,在直升机飞行时,摆振铰作周期摆振运动,产生大量的热,引起衬套温度升高,易造成摆振自润滑衬套阻尼值剧烈变化。通过建立旋翼支臂摆振铰自润滑衬套摩擦生热模型,... 详细信息

以高分子材料自润滑衬套为研究对象,其摩擦阻尼为旋翼摆振铰提供减摆阻尼,在直升机飞行时,摆振铰作周期摆振运动,产生大量的热,引起衬套温度升高,易造成摆振自润滑衬套阻尼值剧烈变化。通过建立旋翼支臂摆振铰自润滑衬套摩擦生热模型,计算了摆振铰摩擦总热流量,按摩擦副接触面最高温度相等假设计算热流量分配。对传热过程应用有限元稳态热进行求解,获得了直升机旋翼运转时摆振铰摩擦副的温度分布,再进行自润滑衬套疲劳耐久性试验装置水冷散热等同性分析,最终确定了试验装置控制温度参数,为旋翼摆振铰自润滑衬套疲劳耐久性考核试验设计和验证提供参数。

关键词：摆振铰自润滑摩擦热减摆阻尼疲劳试验