案例分析

微动裂纹分析


桥辊支架开裂 

◊ 对于1996年翻新的长城高架桥,2002年发生了滚珠轴承的断裂事故
◊ 因此决定替换所有的148个轴承
◊ 相当大的影响:
—— 桥超过1英里长,超过100英尺高和58000吨重
—— 每天承载150000车辆
—— 35个桥墩
—— 320km的脚手架
—— 需要5200万欧元
◊ 分析以调查可能的断裂模式和裂纹扩展机制


Mises应力分布 

◊ 由于受到温差和桥梁移动载荷的的影响,轴承允许存在膨胀和收缩现象
◊ 桥面存在膨胀和收缩现象,因此分析中考虑桥面重量载荷和全周期的滚动载荷
◊ 滚子和平板之间建立接触,因为可能存在潜在的II和II型载荷的影响,因此裂纹间同样建立了接触
◊ 分析中可以给出裂纹面扩展轮廓,用于与实验结果之间的对比分析
◊ 预测的失效时间与实验结果一致

◊ 这个模型展示一个缺陷
◊ 真实的结构还有多个裂纹,起始于角裂纹,这是由于平面与滚子的接触导致的


计算的裂纹扩展轨迹 

◊ 单纯滚动载荷的影响,与导板之间的接触没有影响,因此裂纹扩展是平面的
◊ 当轴向裂纹长度大于92mm时,两个角裂纹合成一个穿透裂纹
◊ 当穿透雷文长度达到107mm时,结构失效