重载列车作用下铁路钢桁梁桥的动力响应分析及疲劳寿命评估

以长东黄河大桥三跨连续钢桁梁为工程背景,采用ANSYS软件建立了有限元模型,对不同载重列车过桥时钢桁梁的动力响应进行了分析,并根据线性累计损伤理论,采用雨流法计数,对C80重载列车过桥时钢桁梁的疲劳损伤度及疲劳寿命进行了评估。主要结论为：列车车辆过桥时,随车辆轴重的增加,钢桁梁动挠度加大,但竖向加速度极值不严格随轴重的增加增大或减小;低速范围内随车辆速度的增加,钢桁梁动挠度变化不大,只有波动幅度增大,竖向加速度极值随车速的增加而增大。该钢桁梁在C80列车编组下的疲劳寿命约125 a,与C70列车编组下的疲劳寿命相差不大。     

热处理对Q235钢微结构演变及疲劳性能的影响

通过在不同温度下对Q235钢进行退火处理,研究其微结构的变化及对疲劳性能的影响,分析不同退火温度下材料损伤变量与塑性应变之间的关系.研究结果表明:不同退火温度对疲劳后材料的力学性能有不同的影响:退火温度较低试样和未退火试样力学性能相差不大;当退火温度升高以后,抗拉强度降低,延性升高,韧性升高;屈服强度下降,疲劳寿命也随之降低,当达到材料的临界温度(300℃)疲劳寿命又随之升高.引入损伤形状因子,研究了不同退火温度下材料的微结构演变.100℃退火试样和初始试样的损伤形状因子变化趋势相似,初始损伤阶段增长较300℃退火试样增长明显,超过损伤临界点后增长较为迅速.而退火温度较高时,材料初始损伤阶段增长较为平缓,超过损伤临界点后损伤因子迅速增大.     

多孔橡胶粉改性沥青降噪路面材料吸声特性试验研究

为研究多孔橡胶粉改性沥青路面降噪吸声特性,利用驻波管分别对30mm、40mm、50mm厚,孔隙率为20％的多孔橡胶粉改性沥青混合料试件和孔隙率为4％的普通沥青混合料试件进行了不同频率下吸声特性试验．分析了试件厚度、声波频率、材料、孔隙率、表面形态等对试件吸声特性的影响及材料吸声机理,并按1／3倍频测定了不同情况下材料的吸声系数．研究结果表明,随试件厚度的增加吸声系数增大;随入射声波频率增大,材料的吸声系数呈先增大后减小的趋势;多孔隙橡胶粉改性沥青混合料试件比普通沥青混合料试件吸声效果明显提高．因而证明,用多孔隙橡胶粉改性沥青混合料铺筑路面具有较好的降噪效果．     

盐水泥浆中碳钢的腐蚀疲劳断裂

钻井液中钻具因受到各种作用应力,加上井下高温高压的腐蚀环境,使其易发生腐蚀疲劳断裂。为探讨钻具的断裂过程以期能找到有效的防护措施,实验室内建立了模拟试验装置。针对盐水泥浆中45钢的腐蚀疲劳断裂行为,通过自制的旋转弯曲腐蚀疲劳试验机,模拟钻具的运转受力情况,研究了不同泥浆介质、应力、载荷频率和温度对45钢腐蚀疲劳断裂行为的影响,并结合动态腐蚀试验和断口分析,讨论了各影响因素的作用。结果表明,盐水泥浆的pH值、Cl-含量等对45钢的疲劳寿命有直接影响,腐蚀疲劳寿命与与局部腐蚀的程度大小有密切关系;随着加载频率的增大,45钢的腐蚀疲劳寿命有较大提高;在15~80℃温度范围内,45℃左右时45钢的腐蚀疲劳寿命最短。     

纳米镍颗粒对无铅焊料低温钎焊性能的影响

采用SAC0307无铅焊料实现了Cu/Cu的低温互连,研究了纳米镍颗粒作用下SAC0307焊料接头的显微组织和力学性能。结果表明:SAC0307焊料接头界面IMC呈扇贝状,随着钎焊温度升高生长明显,240℃时焊料接头界面IMC厚度较210℃提高了22.59%;复合焊料接头界面IMC呈锯齿状、平整,界面IMC随温度升高厚度变化不显著;温度从210℃升高到240℃,焊料接头强度从24.03 MPa降低到18.10 MPa,再到17.54 MPa,最后又升高到25.54MPa,降幅最高达27.01%;复合焊料接头强度从32.48 MPa降低到27.32 MPa,再升高到28.65MPa,最后又降到26.54 MPa,降幅最高达18.29%;添加纳米Ni颗粒后,从210℃升高到240℃,焊料接头强度依次提高了35.16%、50.94%、63.34%和3.92%;220~230℃时焊料焊缝呈现脆断特征,210℃时焊缝内出现大小不一的韧窝;210~230℃时复合焊料焊缝中气孔等缺陷较少,焊缝密实,断口均为明显的韧性断裂,接头力学性能较未添加颗粒时得到明显提升。     

蔗髓含量对蔗渣碎料板性能的影响研究

研究了蔗髓含量（质量分数）分别在10%、20%、30%、40%4种不同情况下蔗渣碎料板的密度、静曲强度、弹性模量、内结合强度、吸水厚度膨胀率和板面握钉力等物理力学性能的变化规律.结果发现，随蔗髓含量的增加，板材的密度增加，弹性模量和板面握钉力下降；在蔗髓含量低于20%以下时，蔗髓的存在对板材的静曲强度无明显影响，而随蔗髓含量增加，吸水厚度膨胀率影响显著上升；在蔗髓含量高于20%以上时，蔗髓的含量增加使板材静曲强度明显下降，而对吸水厚度膨胀率无影响；蔗髓的含量对板材的内结合强度影响不明显.     

工业固废固化剂稳定土施工耐候性及耐久性

为评价工业固废固化剂稳定土工程适用性,对比分析工业固废固化剂稳定土和水泥稳定土施工耐候性及耐久性,通过延迟成型和环境控制箱模拟现场不利施工环境,测试不同条件下2种稳定土无侧限抗压强度,并对比2种稳定土的干缩、温缩和疲劳性能。结果表明,与未延迟成型相比,工业固废固化剂稳定土强度延迟成型24 h内时,强度均增加,仍能满足工程应用要求;水泥稳定土延迟成型8 h时,强度不满足工程应用要求。10℃以上养生或经受冻融循环前,稳定土正常养生4 d以上时,2种稳定土强度可满足要求。与水泥稳定土相比,工业固废固化剂稳定土低温和冻融循环条件下无侧限抗压强度提高10%～20%;30 d龄期时干缩系数降低约16%;0～40℃范围内平均温缩系数降低约30%;0.5和0.6应力比时,不同保证率下稳定土疲劳寿命提高10%～20%。     

基于一维模拟的排气歧管流固耦合瞬态热管理

由于高温高压气体的流动冲击,发动机排气歧管会产生较大的温度梯度并承受较大的热应力。以热应力和应变为目标,该研究对某车型发动机排气歧管进行优化。首先对一维发动机进行建模和计算,利用流固耦合方法计算排气歧管的温度场,并做了网格无关性的验证。将结果作为热负荷,计算排气歧管的热疲劳参数并以热应力和热变形为目标对该排气歧管进行改进。结果表明:改进后的排气歧管热应力和热变形明显降低,其中最大热应力减小了21MPa,降幅为8. 5%;热应变减小了0. 07 mm,占4%,疲劳寿命提高了约1 100次。该研究为车辆发动机排气歧管的设计和优化提供了一种有效的方法,具有参考意义。     

富铈混合稀土及锶对铸铝A356组织和力学性能的影响

本文通过加入不同富铈稀土变质剂和Sr对A356铸铝进行变质,分析了枝晶及共晶硅形貌,测试了几组材料的延伸率、拉伸强度和疲劳行为。试验及分析表明:变质剂对微结构的主要作用是改善了枝晶分布的均匀度,使共晶硅形态趋向短粗和圆棒状。随变质剂加入量的增加,A356合金的拉伸强度和延伸率逐渐增加。变质剂对A356铝合金的低周疲劳性能影响甚微,而提高了高周疲劳寿命。综合分析表明,变质剂对枝晶组织的均匀化和对共晶硅形貌的变化减小了初始缺陷尺寸,对疲劳裂纹萌生寿命的提高有显著影响。     

内蒙古重载交通半刚性基层沥青路面预防性养护时机研究

依据内蒙古地区不同建设期典型半刚性基层沥青路面结构和交通状况调查,建立路面结构有限元模型并确定荷载参数,考虑路面结构典型破坏模式,结合半刚性基层材料疲劳试验规律,计算分析了路面结构在材料模量衰减、不同重载作用下,半刚性基层层底拉应变值及其变化规律,得出:层底拉应变随路面结构层模量的衰减、荷载的增加,呈现逐渐增加的趋势,该趋势在基层材料模量衰减至初始值40%后更加明显;疲劳破坏拉应变限值位于基层材料模量初始值40%～60%对应的拉应变之间,建议将该模量范围作为预防性养护时机的依据.     

根际加温对冬季月季切花生产的影响

以月季不同品种的一年生嫁接苗为试材,探讨了根际加温对冬季月季切花生产的影响.结果表明:根际加温显著提高了日光温室切花月季侧芽的萌发率,增加了更新枝的数量,使冬季的切花产量和品质明显提高;不同月季品种的切花产量和品质对根际温度的反应各不相同,Samantha和Golden Emblem在根际温度为25℃时产量最高,切花产量分别比对照增加104.3%和94.4%,Blami和Tineke在根际温度为21℃时产量最高,分别比对照的切花产量增加46.2%和56.5%,Samantha、Blami和Tineke的切花长度分别在根际温度为18℃、21℃、25℃时最长,而根际温度对Golden Emblem的切花长度没有显著影响;根际加温对月季叶片光合作用的影响不太大,不能解释根际加温可提高月季切花产量这一现象.     

鼓形动力集中动车组不同环境交会气动载荷数值研究

列车交会对车身产生冲击,影响车窗玻璃强度和空调进风性能等。为评估新研发的鼓形动力集中动车组不同情况下交会的车身压力变化,采用滑移网格技术,基于三维可压非定常雷诺时均方法和SST k-ω湍流模型,分析了隧道内不同线间距和不同车速,以及侧风环境下不同风速和不同车速的列车交会压力。结果发现,隧道内列车等速交会、相同线间距下,P_(max)、P_(min)和ΔP随车速增加而增大;同一速度下,P_(max)、P_(min)和ΔP随线间距增加而减小。风环境下列车交会,迎风侧列车的交会侧压力变化幅值最大。隧道内列车最大压力变化幅值远大于侧风下的压力幅值,隧道为侧风下的2.4～3.2倍。     

热老化氧化铈填充硫化天然橡胶单轴疲劳有限元研究

通过加速热老化方式在60℃、80℃、100℃下对氧化铈填充硫化天然橡胶进行了24h的热老化处理,并且对热老化后的橡胶试件进行了单轴疲劳试验.提取并采用疲劳试验结果中应变范围0-175%的单轴拉伸数据,在等效应力状态推导下获得相应的等双轴数据,利用FEA软件建立了可以有效地描述氧化铈填充硫化天然橡胶热老化后材料属性的有限元模型,根据疲劳加载条件模拟获得的应力计算结果与试验结果偏差在10%以内,为下一步的疲劳寿命预测提供可靠的数据模型支持.     

熔渗反应法制备金刚石/SiC复合材料

为制备金刚石/SiC复合材料,采用熔渗反应法,在真空环境和烧结温度为1500 -1 600℃的条件下进行制备。 分析了复合材料的致密度、硬度和在不同温度下的干摩擦磨损性能。结果表明,熔渗反应工艺制备的复合材料致密度 高,烧结温度为l 550℃时得到的复合材料的硬度最高。反应烧结金刚石/SiC复合材料常温下的耐磨损性较好,但600 ℃下的磨损性能显著恶化     

温湿度对铝表面水珠冻结影响的实验研究

水珠冻结导致换热器表面结霜会恶化传热效果，为了研究冷链运输过程中不同温湿度条件下铝表面水珠的微观生长和冻结 过程，课题组搭建了恒温恒湿结霜显微成像实验台，采用预冷却的方法，实验研究了以半导体制冷片为冷源的水平铝表面的水珠冻结情况。结果表明：在温度为 10~15 ℃时，冷表面结霜过程中冻结水珠的数量及冻结总时间随温度增加而减小；当相对湿度为50%~70%时，相对湿度为70%时的冻结水珠数量小于相对湿度为 50%时冻结水珠的数量，冷表面水珠冻结时间随湿度增加而减小。最后得出结论：温度升高时冻结时间减少是由表面张力减小带来的势垒减小导致，湿度增加时 冻结时间减少是由相变驱动力增加导致。     

均匀流场中圆角方形断面极值风压系数试验研究

通过刚性模型测压风洞试验,在均匀流场中研究了雷诺数Re=1.2×10~5、圆角率为0.1、0.2、0.3、0.4时的圆角方形断面在不同风向角下的脉动风压非高斯特性。结果发现,圆角方形断面也存在比较明显的非高斯特性。对不同模型表面风压时程进行分析,将峰值因子概率密度曲线进行拟合,并选取保证率为99.38%时的取值。基于以上结果,分析了不同圆角率时极值风压系数随风向角的变化规律,并得到风向角统计意义下的极值风压系数。结果表明,圆角方形断面的极值风压系数分布与圆角率密切相关。     

双应力同步降压与双应力交叉步降压实验的数值模拟与应用

为进一步比较可靠性工程中评估产品寿命的2种常规方法（双应力同步降压加速寿命实验和双应力交叉步降压加速寿命实验）的实验效率，课题组借助计算机仿真，并调用服从Weibull分布的产品寿命的典型算例，比较了2种实验方法的时间消耗和产品失效速率，发现在相同实验条件下双应力同步降压加速寿命实验方法提高的实验效率更显著。课题组在双应力同步降压加速寿命实验失效时间曲线的基础上，利用蒙特卡罗法研究了Weibull分布中形状参数m对不同样本数与不同应力水平下双应力同步降压加速寿命试验的失效时间和效率的影响。结果表明：在相同形状参数下，各应力水平的失效时间曲线的趋势一致；在同一应力水平下，不同形状参数的失效时间曲线稳定相交于各样本容量的63%。这一结论也适用于其他的双应力加速寿命实验。课题组基于双应力同步降压加速寿命实验方法，建立了一种绕线联轴器加速退化模型，并推导出了一种在绕线联轴器正常工作条件下预测产品可靠性寿命的数学模型。解析结果表明该预测模型能够有效预测绕线联轴器的真实寿命。     

路灯新型热管散热器散热研究

LED（light emitting diode）结温过高不仅会使光波波长漂移,还会使发光效率和寿命下降,为此设计了一种热管翅 片散热结构,并运用ANSYS Icepak热分析软件对该结构进行了参数化分析设计,得到了LED最高结温小于70℃时的最 优结构参数。同时建立了翅顶为恒温的数学方程,计算验证翅片温度分布,结果显示翅片温度分布相近,散热器整体温 度分布均匀,整体温差小于5℃。表明设计的热管翅片散热结构满足大功率LED路灯的使用要求。     

不同温度沥青混合料劈裂强度的影响因素分析

应用统计分析方法研究了AC-25沥青混合料在不同温度下的劈裂强度影响因素与排序及其变异性。结果表明,各影响因素对不同温度下劈裂强度值的影响没有随温度改变而发生排序变化,排序大小为2.36 mm通过率〉0.075 mm通过率〉13.2 mm通过率〉油石比〉4.75 mm通过率。其中,2.36 mm通过率高度显著影响不同温度劈裂强度,且影响程度有所不同,表明级配因素对不同温度下劈裂强度其控制作用,间接说明了优化矿料级配设计可显著提高不同温度的劈裂强度值;温度对劈裂强度影响很大;各因素对劈裂强度产生显著影响的同时也对其变异性产生了较大影响,优化沥青混合料设计可降低施工变异性。     

预应力混凝土箱梁零号块水化热分析及温控研究

为研究预应力混凝土箱梁零号块的水化热温度效应,找到合理的温控方案,以南宁某特大桥为研究背景,运用有限元分析软件模拟浇筑后的零号块水化热温度场,并在现场监测数据,分析温度和应力的变化。结果表明,实测数据与仿真模拟的结果吻合,说明有限元模型能有效模拟水化热温度场;当采用整体浇筑时,结构内外温差及峰值温度超过规范规定,容易产生裂缝;提出采用低热硅酸盐水泥和分层浇筑2种温控方案进行优化,结构内外温差及各部件温度均明显下降,且温差控制在25℃以内,因温差而产生的自生应力也显著下降。