荷载频率对结构钢及其焊接节点疲劳寿命的影响

钢结构的高周疲劳试验研究采用低频、中频和高频加载,疲劳寿命是否会有差别或者有怎样的差别一直是试验者希望找到答案的问题。以结构钢及其焊接件为对象,对低频(30Hz以内)与中高频(100Hz左右)加载的疲劳试验数据(包括作者和其他学者成果)进行分析对比,研究低频与中高频加载对疲劳寿命的影响,疲劳试验涉及高强钢Q460板材及其对焊节点、普钢Q345对焊节点。研究发现,低频与中高频加载的疲劳寿命有很大的差别,无论是钢材还是对焊节点,低频加载比中高频加载的疲劳寿命长或疲劳强度高。对这种现象的机理进行解释。建议对承受低频疲劳荷载的工程钢结构,其疲劳试验应符合实际采用低频疲劳试验机加载。若采用高于低频的疲劳试验机加载,则会显著地低估疲劳寿命。     

焊接节点构造细节的低周疲劳试验研究

为了研究Q235低碳素钢平板对接焊接试件以及十字型承载V型坡口焊接试件的低周疲劳行为,采用等幅应变控制法对24个试件在不同塑性应变幅下的超低周疲劳性能进行了测试,拟合得到了两类焊接构造细节试件的疲劳寿命S-N曲线,并将测试结果与国际焊接协会发布的疲劳设计规程中同类焊接构造细节的S-N曲线进行对比.结果表明:平板对接焊接试件与十字型承载V型坡口焊接试件的裂纹起源不相同;在超低周疲劳范围内,两类焊接材料的损伤破坏主要包括材料延性损伤和循环疲劳损伤,比国际焊接协会中相同疲劳构造细节的高周疲劳寿命S-N曲线预期的疲劳强度更低,表现出更低的疲劳寿命.     

点焊对钢桥细部焊接结构疲劳寿命的影响

为了研究点焊对正交异性钢桥细部焊接结构疲劳寿命的影响,制作了桥面板与U肋细部构造疲劳试样,试样分为有点焊、点焊打磨和无点焊三种形式。在试样的焊缝根部和焊趾位置周围布置应变片进行疲劳试验,得到每组试样的疲劳寿命以及裂纹发生位置。通过对疲劳试样进行精细化有限元计算可知,点焊位置焊趾处应力明显大于焊缝根部的应力,点焊后打磨应力集中明显减小。分析结果表明,1有限元分析结果与试验结果相符,点焊不仅改变了疲劳裂纹的发生位置,而且导致疲劳寿命明显下降;而点焊后打磨试样的疲劳寿命与无点焊试样寿命较为一致。2建议该构造细节无点焊或点焊后打磨时采用Eurocode3细节分类100的疲劳曲线或者《铁路桥梁钢结构设计规范》中疲劳容许应力幅类别为Ⅶ的疲劳曲线,若点焊不做处理时则疲劳曲线应降级使用,建议采用Eurocode3-80或者BS5400-E。3要提高构造细节疲劳寿命,应尽量减小点焊或将点焊进行打磨处理。     

考虑局部构造影响的焊接节点抗震性能研究

针对普通梁柱节点在地震作用下易发生脆性断裂、钢结构梁柱节点的局部构造形式对结构抗震性能影响显著的问题,提出同时采用盖板加强与腹板削弱新型的等强节点构造形式.设计制作了6个缩尺比例为1/2的钢框架节点,研究了节点试件在不同构造形式与加载方式下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、累积耗能等.试验结果表明:相比普通节点,考虑局部构造改进的节点能够避免梁根部的脆性破坏,实现塑性铰外移,塑性变形能力和耗能能力显著提高,同时分析了翼缘盖板长度与腹板孔径对节点抗震性能的影响.此外等强节点构造形式在几乎不改变节点承载力与刚度的同时,提高节点耗能能力,试验结果证明了等强节点构造形式的合理性.     

加载制度对螺栓球节点组合试件低周疲劳性能的影响

为了研究加载制度不同对螺栓球节点组合试件低周疲劳性能的影响,采用4种加载制度对8个相同试件进行轴向往复加载低周疲劳试验,研究了螺栓球节点在不同加载制度下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、累积耗能以及承载力退化规律。结果表明：在不同加载制度下,螺栓球节点组合试件的破坏形态基本相同,破坏发生在中间螺栓球节点处,经历了弯曲失稳、高强螺栓产生裂纹、裂纹扩展直到最终发生断裂等过程,破坏螺栓有颈缩现象,所有螺栓的螺纹丝扣均有较严重变形与磨损,超低周疲劳寿命很短;加载制度对试件超低周疲劳性能影响显著;试件的滞回曲线为捏拢类型、不饱满、不对称、耗能能力较小;不同加载制度的试件骨架曲线,无论受拉还是受压均基本重合,因损伤积累过程不同断裂点会有所不同;螺栓球节点的抗弯刚度很弱,在所连接的杆件弯曲时会诱发螺栓的折断,引起结构的连续破坏。     

中碳合金钢亚温淬火的铁素体量对接触疲劳寿命的影响

本文研究了42CrMo、45CrMnMo二种钢亚温淬火时,亚温淬火温度与未溶铁素体和先共析铁素体量及硬度的关系,测定了铁素体含量对接触疲劳寿命的影响.试验发现,亚温淬火含有铁素体时,接触疲劳寿命比不含铁素体的完全淬火的要好,随铁素体含量增加,接触疲劳性能不断提高,对于42CrMo钢,铁素体含量达到约10%,45CrMnMo达到约8%时,接触疲劳性能为最佳.     

钢结构节点在循环往复荷载作用下的超低周疲劳断裂预测

进行了一个方钢管柱与H形钢梁直接焊接节点试件在往复荷载作用下的试验和有限元分析,采用已校准的微观断裂判据退化有效塑性应变模型(DSPS)和循环空穴扩张模型(CVGM)对其进行了超低周疲劳断裂预测,并对两个栓焊混接边柱节点试件进行了预测.预测结果与试验结果相比有较高的精确度.随后进行了损伤退化参数对断裂预测结果的敏感性分析,得出其取值对预测结果不敏感.因此,微观断裂判据对钢结构节点的超低周疲劳断裂预测有较好的适用性.     

两种高强度钢丝低周疲劳寿命的研究

本文采用恒应变幅（△ε）低周疲劳试验方法，测定了高碳Ｐａｔｅｎｔｉｎｇ高强度钢丝和低碳ＬＡＨＳ钢丝的循环应力幅（△σ）和最大应力（σｍａｘ）与循环周次（Ｎ）之间的关系。研究了温形变处理对钢丝低周疲劳寿命的影响。得出，温形变处理可提高低周疲劳寿命３０％～３５％。对这类钢丝的低周疲劳损伤进行了评价。     

U71Mn轨钢低周疲劳寿命的研究

通过对U71 Mn轨钢材料低周疲劳的试验,建立了Manson-Coffin关系式,从而为估算U71 Mn轨铜的低周疲劳寿命提供了依据,并根据尖锐缺口裂纹萌生的常规试验,提出了反映尖锐缺口曲率影响的弹塑性疲劳缺口系数K_f~p,据此建立了K_f~p与缺口裂纹萌生寿命N_i的关系.用这种方法同样可以预测材料的低周疲劳寿命.计算表明,两种方法的计算误差在10％以内.     

20MnSiVHRB400钢筋的低周疲劳性能分析

对Ф2 5mm和Ф32mm两种规格 2 0MnSiVHRB4 0 0钢筋的高应变低周疲劳性能进行了研究。采用控制总应变幅不变试验 ,测定了 2 0MnSiVHRB4 0 0钢筋高应变低周疲劳过程中的循环应力响应特征、循环应力与应变的关系。用Basquin公式和Manson-Coffin公式拟合得到了两种规格钢筋的疲劳寿命计算公式 ,据此计算了Nf=10 0时的σa·Δεt值 ,发现试验钢筋的高应变低周疲劳性能较 2 0MnSiⅡ级钢筋有了较大的提高。断口扫描发现 ,由于第二相质点和夹杂物的存在 ,形成微孔洞和微裂纹 ,裂纹之间因内颈收缩 ,互相连接形成疲劳断裂     

低碳低合金钢焊接接头的疲劳裂纹扩展性能

对Ｅ３６，ＣＦ６０，ＨＱ６０，ＨＱ７０和ＮＶＤ４０低碳低合金结构钢焊接接头的疲劳裂纹扩展性能进行了实验研究．结果表明，在应力比Ｒ＝０．１的实验条件下，各钢种焊接接头的焊缝金后均具有良好的抗疲劳裂纹扩展能力，焊缝金属的显微组织变化对其亚临界疲劳裂纹扩展速率的影响较小，仍可用Ｐａｒｉｓ公式来描述该阶段的疲劳裂纹扩展过程．     

硫化物对GCr15轴承钢疲劳寿命的影响

硫使钢产生“热脆”,异相夹杂物使钢基体产生嵌镶应力,对基体产生划伤、割裂作用,破坏机体的连续性.不同类型异相夹杂因其形状、性能、分布、线膨胀系数等的不同而对基体产生的影响迥异.硫化物夹杂因其塑性好、线膨胀系数大、对轴承钢疲劳寿命影响较小.对硬脆夹杂物有包裹作用而对轴承钢疲劳裂纹的产生、发展有一定阻碍作用.但在脆性夹杂物大幅度降低条件下,硫(硫化物杂夹)含量范围应当予以限制.     

铁素体量对42CrMo钢弯曲疲劳及多次冲击疲劳性能的影响

本文研究了42CrMo 钢未溶铁素体+回火索氏体双相组织中铁素体量对弯曲疲劳及多次冲击疲劳性能的影响.结果表明:随铁素体含量增加,其冲击疲劳、弯曲疲劳寿命升高,到最佳值(本试验条件下约为10%)后又有所降低.这一规律与铁素体量对接触疲劳性能的影响是一致的.     

Effect of Welded Residual Stresses on the Fatigue Life of Structural Components in Two-dimensional State

ＥｆｅｃｔｏｆＷｅｌｄｅｄＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｅｓｏｎｔｈｅＦａｔｉｇｕｅＬｉｆｅｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎＴｗｏ┐ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＳｔａｔｅＦａｎＱｉｎｓｈａｎ（范钦珊），ＣｈｅｎＷｅｎ（陈文），ＺｈａｎｇＢｉｎ（...     

残留碳化物对GCr15钢接触疲劳寿命的影响

本文综述了残留碳化物对轴承钢疲劳寿命的影响;并介绍了GCr15钢碳化物细化的工艺方法.