20Cr1Mo1VTiB汽机主汽门螺栓断裂失效分析

针对一起汽机主汽门螺栓断裂失效案例,对20Cr1Mo1VTiB材质进行了化学成分、力学性能、金相组织试验分析。试验分析结果表明:由于制造过程中热加工或热处理工艺不当,造成螺栓金相组织异常、冲击性能低下,在汽机运行工况下发生断裂失效。     

桥梁吊索高强钢丝疲劳裂纹扩展试验与数值模拟

反复车辆荷载作用下,斜拉桥斜拉索及拱桥吊杆疲劳损伤问题日益严重。针对大跨桥梁中常用的镀锌高强钢丝,开展了应力比R分别为0.1、0.2、0.3的疲劳裂纹扩展试验,研究了应力比及应力幅对钢丝疲劳裂纹扩展性能的影响,每种应力比下的应力幅分别为140.4、152.1、163.8、175.5MPa。采用分步加载方法,设计不同加载应力幅在试件断裂面留下裂纹扩展时的条纹特征,利用光学显微镜对疲劳断口的疲劳条纹进行观测,得到了不同应力比下裂纹扩展深度与疲劳循环次数的a—N曲线,拟合了高强钢丝的疲劳裂纹扩展速率模型。试验结果表明:钢丝疲劳裂纹呈三阶段扩展,随着应力比R的增大,Paris公式中参数C变小,m变大。运用有限元软件ABAQUS模拟了裂纹扩展过程,定量分析了裂纹扩展径向与表面方向的关系,试验结果与有限元结果吻合较好。试验得到的疲劳裂纹扩展速率曲线,可用于大跨桥梁吊索的抗疲劳、防断裂设计及疲劳寿命评估。     

捞渣机圆柱滚子轴承套圈断裂原因分析

针对宁夏中宁发电有限责任公司1号炉捞渣机内导轮轴承断裂事故,对事故轴承进行宏观检查和材质分析,找出了事故的原因。结果表明:疲劳点蚀导致套圈脱落是导轮轴承圈断裂的直接原因;轴承套圈与轴装配不良、间隙过大是轴承套圈断裂的根本原因。     

水泥石抗拉强度与断裂面三维构造关系的研究

为了探讨水泥石的抗拉强度与其断裂表面三维构造的相关性,制备了不同配合比的水泥净浆材料试样,测试了抗拉强度,并使用三维表面结构测量仪对水泥浆体被拉断的表面结构特征进行观测。结合开裂荷载,分析了开裂应力,对表面三维断裂总面积和抗拉强度之间的关系进行了拟合回归分析,提出了适宜的拟合函数来描述断裂面三维总面积和抗拉强度的关系。     

锈胀钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

为研究锈胀对钢筋混凝土梁疲劳性能的影响,采用电化学快速锈蚀试验得到了不同锈胀程度的钢筋混凝土梁,讨论了初始锈胀裂缝的宽度及分布情况。开展了钢筋混凝土梁的静力及疲劳试验,研究了不同疲劳循环次数后梁的荷载-挠度关系、混凝土疲劳裂缝发展、疲劳寿命及失效模式。试验结果表明:相同静载水平下梁的跨中挠度随疲劳循环的增加而增大,经历相同疲劳循环后梁的刚度退化对锈胀程度敏感性大;锈胀钢筋混凝土梁混凝土裂缝数量减少、裂缝平均间距增大,锈胀程度较低梁的混凝土疲劳裂缝发展具有明显的"三阶段"特征;疲劳试验梁均发生了以纵向主筋疲劳断裂为主要标志的脆性失效形式;锈胀降低钢筋混凝土梁的疲劳寿命,锈胀引起混凝土剥离梁的疲劳寿命下降90%以上。     

基于人工神经网络方法的FRP增强混凝土断裂研究新思路∗

纤维增强复合材料(FRP)作为一种新型的增强加固材料,由于其强度高、质量轻、防腐蚀、耐疲劳、与混凝土粘结性能好以及便于施工等诸多优点,在混凝土结构修复加固领域得到了广泛的应用。近年来,随着人工智能(AI)的逐渐兴起,机器学习(ML)作为实现AI 的一种途径,在水利、建筑等各行各业也得到了长足的发展。首先简单介绍了ML 的基本原理,并通过对ML 在混凝土结构工程中应用的系统回顾与总结,指出了传统试验和数值模拟分析中FRP 增强混凝土断裂研究存在的一些难点和局限性,阐述了基于ML 的人工神经网络(ANN)方法在处理混凝土结构问题中的优越性,认为采用ANN 方法能够有效解决FRP 增强混凝土断裂研究中难以解决的问题;其次,对ANN 方法应用于FRP 增强混凝土断裂韧度预测中的新思路进行了详细介绍,给出了ANN 方法应用于FRP 增强混凝土断裂韧度预测的具体流程,并对其流程中的一些步骤给出了建议;最后,对ML 应用于FRP 增强混凝土断裂方向的深入研究进行了展望,提出了ML 应用于FRP 增强混凝土断裂方向深入研究的相关问题。     

基于结构全寿命设计需求的疲劳风速谱模型与参数

基于结构全寿命设计和风致疲劳研究的需求,利用辽宁、深圳和环渤海地区的测风资料,采用威布尔分布对我国疲劳风速的概率分布特点进行了分析。研究表明,威布尔分布可用于编制我国疲劳风速谱,其形状参数是影响风速概率分布的重要参数,不同地区疲劳风速分布的形状参数取值各不相同:以年为时间长度,辽宁长海地区疲劳风速分布的形状参数约为1.7,深圳地区约为2.3,环渤海地区约为2.0。同时,还提出了我国疲劳风速谱参数的简化取值方法。研究结果可为相关区域的结构设计和疲劳累积损伤分析提供基础数据,并为合理编制疲劳风速谱和了解我国疲劳风速分布特点提供参考。     

低温环境下桥梁用结构钢疲劳寿命估算方法

在现有研究成果的基础上,基于断裂力学理论提出了适用于桥梁结构钢的低温疲劳寿命估算方法。利用室温环境下的疲劳性能参数和低温环境的基本力学性能参数对低温环境下的疲劳极限、疲劳裂纹扩展门槛值等进行预测,建立疲劳裂纹扩展速率模型,应用等效初始裂纹法估算低温环境下桥梁钢的疲劳寿命,并通过塑性区裂纹尺寸修正进行低周疲劳寿命预测。通过算例表明,该方法能够较为准确的预测Q345qD钢试件的拉伸疲劳寿命,从而避免了成本高昂的低温疲劳试验,为钢结构桥梁的低温疲劳分析提供简便而实用的依据。     

宿松-枞阳断裂最新活动时代及未来地震危险性研究

宿松—枞阳断裂卫星影像清晰,是一条对构造、地貌、中新生代盆地有着控制意义的断裂。本文对该断裂所处的区域地震地质构造背景进行了分析,结合断裂的发育历史,选择典型剖面,对断裂的最新活动特征进行调查。根据野外地质考察和断裂沿线地震活动统计结果,对断裂未来的地震危险性进行了定量评估。分析认为,该断裂晚第四纪以来仍然有所活动,但活动强度已减弱,未来可能发生无地表位错的中强地震,最大震级综合判定为M5.5。     

疲劳荷载后锈胀RC梁抗弯刚度计算模型

腐蚀和疲劳作用影响钢筋混凝土梁的服役性能,降低结构的剩余使用寿命。为研究疲劳后锈蚀钢筋混凝土梁的刚度退化规律,采用电化学快速锈蚀试验得到了6根不同锈胀程度的钢筋混凝土梁,研究了不同疲劳荷载次数后梁在分级荷载下的荷载—挠度关系、混凝土裂缝发展规律、失效模式,分析了锈蚀水平对钢筋混凝土梁疲劳寿命的影响。试验结果表明,钢筋混凝土梁的挠度发展分快速上升—稳定—失稳三个阶段,混凝土锈胀对梁疲劳寿命的影响较大。引入刚度修正系数,发展了疲劳荷载后锈胀钢筋混凝土梁抗弯刚度计算方法,该方法可考虑疲劳作用、锈胀、混凝土弹性模量退化等因素的影响,并通过本文试验及现有文献中的试验结果进行了验证,可用于日后老化钢筋混凝土桥梁在疲劳荷载作用下的挠度计算和寿命评估。     

岩体裂隙面形貌特征对其渗流特性的影响研究∗

岩体裂隙面的形貌特征直接影响其渗流特性,为了分析二者的相关关系,采用劈裂法制备了单裂隙砂岩试样,进行了裂隙面扫描分析和渗流试验,基于分形维数在定量表达不规则曲线形貌特征方面的优势,提出了考虑裂隙面形貌各向异性特征的分形维数计算方法。研究结果表明:(1)基于矩阵理论的裂隙面综合分形维数,相当于用矩阵网格去覆盖整个裂隙面,可以较好地反映裂隙面的整体形貌特征;(2)裂隙面的形貌特征对其渗流特性影响显著,随着裂隙面综合分形维数逐渐增大,裂隙岩体的渗透系数逐渐减小,而且侧向应力越大,渗透系数的减小趋势越明显;(3)分析建立了裂隙岩样渗透系数kf与裂隙面综合分形维数■的相关关系,验证分析表明,该公式计算得到的裂隙岩样渗透系数与试验结果吻合较好。相关研究成果可为裂隙岩体渗流特性分析提供参考。     

混凝土复合型裂缝的断裂能及其判据研究

首先通过理论分析得到断裂能与能量释放率的关系,继而根据试验研究测出的单一型裂缝的断裂能,进行单一型裂缝断裂能与断裂韧度的相关性分析,得到了单一型裂缝的断裂能与能量释放率之间的关系,再进行数值模拟,获得混凝土复合型裂缝的断裂能。基于Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、二维复合型(Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ、Ⅱ-Ⅲ)和三维复合型(Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ)的应力强度因子断裂临界曲线和临界曲面(即完整的系列K判据),通过各复合型裂缝的断裂韧度,得到相应的能量释放率,进而获得复合型裂缝的断裂能,绘出断裂能临界曲线和曲面,从而建立了完整的系列断裂能G判据。     

基于颗粒离散元法描述岩石断面形貌的方法研究

破裂面作为岩石破坏之后最为直观的观测对象,其中蕴含着大量与破坏过程相关的细观信息,通过室内断口粗糙度扫描试验对破裂面进行分析不仅耗时耗力,而且试样最终断裂表面覆有大量白色岩粉会导致破裂面信息在扫描过程中出现不同程度的丢失。因此提出一种基于数值模拟的细观破裂面拟合方法,通过PFC~(3D)对不同应力路径下大理岩的变形破坏过程进行细观模拟,基于裂纹形成过程中的三类位移场与破裂面之间的关系,对试样最终破裂面进行提取与重建。结果表明:通过该方法拟合所得破裂面同室内试验所得真实岩样破裂面的粗糙度信息及破坏特征基本一致,可以很好地反映不同应力路径下试样破裂面的差异性。     

350MW超临界锅炉水冷壁管爆管原因分析

利用宏观检查、金相组织分析、力学性能检测、化学成分分析以及断口扫描电镜分析等对失效管段进行了全面检测,分析某超临界锅炉水冷壁管的爆管原因。结果表明:安装人员将原设计的柔性连接改为刚性焊接连接,同时,施工质量较差,连接焊缝中存在未熔合缺陷导致严重的应力集中;顶棚过热器管与水冷壁管膨胀量及膨胀方向不一致,且反复变化,使水冷壁管与加强筋的搭接焊缝在锅炉运行过程中长期承受疲劳载荷,是导致本次水冷壁管开裂的直接原因。     

考虑轴力分布的全长粘结锚杆受力分析

为了更合理地模拟锚杆的实际工作状态,对全长粘结锚杆的工作状态进行了一定的假设,结合荷载传递分析方法和弹性力学Kelvin问题的解,推导出了剪应力沿锚杆长度分布的计算公式,由此可清楚地看出影响锚杆剪应力分布的各因素。结合算例讨论不同计算模型推导的锚杆剪应力分布特点。结果表明,推导出的剪应力计算公式符合大部分学者提出的锚杆工作规律,同时,与仅考虑轴力为恒定值所推导的计算公式对比,考虑了轴力分布作用后计算的剪应力最大值和分布范围都比较小,该计算公式可供锚杆的优化设计及进一步的研究参考。     

岩石变形破裂过程中电荷感应信号的检测

设计了采用非接触方式、高放大倍数、高效率的电荷传感器,并给出了电荷传感器的设计原理和技术指标。利用研制的电荷传感器对岩石变形破裂过程中产生的电荷感应信号进行了检测试验。结果表明,岩石在变形破裂过程中会产生电荷感应信号,并能够被研制的电荷传感器检测到;电荷感应信号是瞬时脉冲的;随着加载应力水平的增加,电荷感应信号强度增强,在峰值应力前,电荷感应信号强度达到最大值;在破裂面接收到的电荷感应信号较强,主破裂面接收到的信号最强,因而电荷的产生和岩石的破裂有很大的关系。作为正在探索的检测岩石破坏过程的手段之一,电荷感应方法应是一种很具潜力的方法,值得深入研究。     

空冷凝汽器小柱距钢结构杆件安装错孔的处理

针对宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司5号机空冷凝汽器安装过程中,小柱距钢结构杆件螺孔大面积错位,出现螺栓无法穿孔的问题,通过全面分析论证,制定合理修改方案,很好地解决了空冷凝汽器安装问题。结果表明:进行安装优化调整,及时消除下部支撑钢柱和上部桁架安装时产生的误差逐层累积,能够有效避免此类问题的发生。