
地震载荷下环氧树脂复合材料裂纹扩展特性研究
蒲曾鑫, 李波, 郝越峰, 卢森微, 周福升, 高超, 段忆盟, 杨昊
地震载荷下环氧树脂复合材料裂纹扩展特性研究
Study on Crack Extension of Epoxy Resin Composites Under Seismic Condition
针对地震载荷下盆式绝缘子环氧树脂裂纹加速扩展问题,基于最大周向应力准则,建立环氧树脂裂纹缺陷加速演变模型,模拟不同地震等级下环氧树脂材料的裂纹扩展过程,掌握不同地震加速度、应力比、裂纹初始角度等多种影响因素下的裂纹扩展行为特征参数,预测环氧树脂材料裂纹扩展路径与疲劳寿命。结果表明:环氧树脂材料疲劳寿命随着地震加速度的增加呈线性减小趋势;外施载荷应力比每增加0.2,环氧树脂因裂纹扩展造成的疲劳寿命值增加约200 s;当环氧树脂材料裂纹起始角度由90°增加至135°时,其疲劳寿命将显著增加,由746 s增加至1 479 s。研究结果对开展地震载荷作用下的盆式绝缘子裂纹扩展预测具有重要价值。
Aiming at the problem of accelerated crack propagation in epoxy resin of basin insulators under seismic loading, a model for the accelerated evolution of epoxy resin crack defects was established based on the maximum circumferential stress criterion. The crack propagation process of epoxy resin material under different seismic magnitudes was simulated to grasp the characteristic parameters of crack propagation behavior under various influencing factors such as different seismic accelerations, stress ratios, and initial crack angles. The crack propagation path and fatigue life of epoxy resin material were predicted. The results show that the fatigue life of epoxy resin material decreases linearly with the increase of seismic acceleration. For every 0.2 increase in the applied load stress ratio, the fatigue life of epoxy resin due to crack propagation increases by approximately 200 s. When the initial crack angle of epoxy resin material increases from 90° to 135°, its fatigue life will increase significantly, from 746 s to 1 479 s. The research results are of great value for predicting crack propagation in basin insulators under seismic loading.
Epoxy resin / Seism effect / Fatigue life / Stress intensity factor
TQ323.5 / TE319
1 |
邓丹,陈允,崔博源,等.盆式绝缘子用环氧浇注材料的固化工艺及性能研究[J].绝缘材料,2017,50(10):21-25.
|
2 |
康兵,许志浩,李强,等.热解温度对硅橡胶复合绝缘子性能影响的研究[J].塑料科技,2024,52(5):33-37.
|
3 |
周世平.5.12汶川大地震变压器损坏情况分析[J].湖北电力,2008,32(4):1-4.
|
4 |
尤红兵,赵凤新.芦山7.0级地震及电力设施破坏原因分析[J].电力建设,2013,34(8):100-104.
|
5 |
王永伟,林哲.表面裂纹的三维模拟及应力强度因子计算[J].中国海洋平台,2006(3):23-26.
|
6 |
孙光耀.风电机组齿轮裂纹应力强度因子及疲劳寿命分析[D].乌鲁木齐:新疆大学,2021.
|
7 |
|
8 |
张启洞,闫华东,陈诚,等.基于ABAQUS/FRANC3D的钢轨三维表面裂纹的扩展分析[J].兵器装备工程学报,2024,45(2):246-253.
|
9 |
赵慧,赵玮,宋磊,等.三维表面裂纹应力强度因子参数敏感性有限元分析[J].郑州航空工业管理学院学报,2024,42(3):18-25.
|
10 |
宋煜阳.双层桁梁钢桥面板疲劳细节应力强度因子分析[J].山西建筑,2024,50(13):185-188.
|
11 |
王化盛,张平,郑志泉.基于ABAQUS的新型装配式梁柱节点抗震性能的研究[J].安徽建筑,2024,31(5):37-40.
|
12 |
王彦龙,马昕宇,王庆相.Ti-Ta-Mo合金的制备及其力学性能[J].西安工程大学学报,2022,36(6):31-37.
|
13 |
倪向贵,李新亮,王秀喜.疲劳裂纹扩展规律Paris公式的一般修正及应用[J].压力容器,2006(12):8-15, 19.
|
14 |
俞树荣,李尤,薛睿渊,等.地震载荷对核电阀门可运行性影响机理研究[J].化工机械,2024,51(1):71-76.
|
15 |
朱旺,毛宝俊,谢强.1 100 kV特高压变压器套管震后力学性能快速评估方法[J].高电压技术,2022,48(12):4904-4914.
|
16 |
钟少杰,李敏方,王伟,等.地震与墙顶荷载作用下加筋桥台稳定性极限分析[J].铁道建筑,2024,64(5):94-99.
|
17 |
卞如冈,崔维成,万正权,等.大结构模型中多裂纹种类并行疲劳试验方法研究[J].船舶力学,2010,14(11):1249-1256.
|
18 |
王俊勃,孙永奇,井晓天.玻璃布增强PC复合材料分层裂纹的扩展行为[J].西北纺织工学院学报,1997(3):3-7.
|
19 |
张守京,陈云辉,孙戬.编织角对复合材料弹性性能的影响[J].西安工程大学学报,2022,36(1):25-30.
|
20 |
余宏淦,黄小平,张永矿.基于谱分析和裂纹扩展方法的舱口角隅疲劳寿命预报方法[J].上海交通大学学报,2019,53(2):153-160.
|
21 |
鲁少阳,王爽,刘展程,等.一种新型结构的盆式绝缘子力学性能研究[J].绝缘材料,2022,55(12):104-110.
|
22 |
秦仙蓉,赵俊陆,王玉龙,等.基于Ansys的塔式起重机地震反应谱分析[J].起重运输机械,2023(15):18-22.
|
23 |
朱祝兵.特高压换流变压器抗震性能研究[D].哈尔滨:中国地震局工程力学研究所,2020.
|
24 |
|
25 |
潘章容,周扬,苗在鹏,等.2022年1月8日青海门源6.9级地震仪器烈度与宏观烈度对比分析[J].高原地震,2023,35(3):8-15.
|
26 |
陈琪,张玉萍.成都地区区域性场地的地震响应分析[J].铁道建筑,2013(5):105-108.
|
27 |
徐礼达,张瑞金,赵硕.基于弹塑性力学的疲劳裂纹扩展速率的研究[J].机械强度,2023,45(3):607-612.
|
28 |
谷国华,张成林,董抒华,等.PEEK层间增韧碳纤维环氧树脂基复合材料的性能研究[J].塑料科技,2022,50(1):1-3.
|
29 |
田万鹏.不同应力比和腐蚀环境条件下X80钢疲劳裂纹扩展速率研究[J].热处理,2023,38(6):14-19.
|
/
〈 |
|
〉 |