为揭示寒区高铁无砟轨道混凝土在冻融循环环境和列车疲劳荷载下的服役性能变化规律，建立了“冻融循环+高频疲劳”的试验制度，以C60无砟轨道轨道板机制砂混凝土为研究对象，从损伤过程与能量传递的角度研究了冻融与疲劳耦合作用下的混凝土损伤机理，预测了寒区无砟轨道机制砂混凝土的疲劳寿命。结果表明，高速列车疲劳荷载会加剧无砟轨道混凝土的冻融损伤，混凝土在冻融循环300次后损伤加剧，其力学性能与疲劳性能均表现出加速下降的规律，600次冻融循环后疲劳寿命降低46.3%，刚度衰减幅度增加12.9%，冻融循环造成的缺陷连通是混凝土疲劳性能衰减的主要原因。混凝土主要通过变形所产生的变形能来耗散能量，冻融循环导致最大应变降低与残余应变增大使得混凝土变形性能降低。与常温下的疲劳性能相比，冻结阶段混凝土孔隙内冰有增强作用，且冻结状态下冰能加速内能耗散，因此疲劳损伤情况有所缓解。采用两参数Weibull函数对冻融破坏概率进行分析，建立了考虑疲劳损伤因子的混凝土“冻融+疲劳”服役状态下的寿命分析模型，预测了无砟轨道机制砂混凝土的服役寿命。

为研究冻土在不同温度下的弹性模量退化与动力特佂,通过对不同负温条件下冻土试样进行循环加、卸载试验,获得其在动荷载作用下的应力-应变滞回曲线与疲劳损伤寿命。按照疲劳寿命与应力幅之间的关系确定了冻土在不同温度下的疲劳损伤参数。根据冻土的弹性模量退化规律提出了动弹模衰减控制方程并建立了冻土唯象疲劳损伤模型。根据冻土实测的循环加卸载滞回曲线特征,提出了理想和非理想滞回圈情况下阻尼比联合分析方法;基于Kelvin模型建立了滞回圈演化规律与弹性模量退化及加载时间的数学联系。研究发现:考虑了动弹模衰减影响的唯象疲劳损伤模型描述了冻土的加速疲劳损伤特征;理想滞回与非理想滞回阻尼比联合分析方法考虑滞回圈的实际演化特征;基于弹性模量退化的Kelvin流变模型建立了滞回圈曲线与加、卸载时间的数学联系。

青海地处季节性冻土区,复杂的自然环境对沥青路面造成严重影响。为系统分析该地区沥青混合料疲劳特性,以沥青混凝土路面铣刨回收料不同级配为基准,通过室内对比试验,对不同水泥掺量的冷再生混合料疲劳特性进行研究。结果表明:水泥冷再生混合料(CCRM)的疲劳寿命与应力强度比之间存在良好的双对数关系,即lgS=a-blgN,回归系数a、b分别在0.116～0.161、0.068～0.084范围内取值;基面层比例对CCRM疲劳特性影响显著,基面层比例为12∶5的CCRM疲劳特性明显优于基面层比例为1∶1的CCRM疲劳特性;水泥剂量对CCRM疲劳特性影响不大,在基面层比例相同,水泥剂量不同的条件下lgN随lgS的变化规律基本一致。

研究目的:对冻融循环条件下高强保温板的抗压强度、导热系数测试,对高强保温板进行疲劳强度试验,对现场铺设高强保温板后的动态变形模量Evd、压实系数K30测试,对铺设高强保温板的地温进行分析,以研究高强保温板的防冻胀效果。研究结论:高强保温板的力学性能可以满足埋设在无砟轨道路基基床表层内的要求;高强保温板的低热导性能在工程设计年限内是安全的、可靠的;高强保温板可以控制土体的冻结条件,其下的土体均处于正温,不会产生冻胀。

研制的行星轮式月球车的安全行驶寿命主要取决于扭杆弹簧悬架中扭杆弹簧的扭转疲劳寿命。模拟月球表面的温度环境进行了扭杆弹簧的扭转疲劳试验 ,确定了扭杆弹簧的扭转疲劳次数。在此基础上 ,建立了扭杆弹簧悬架的动力学模型 ,通过此动力学模型及功率谱寿命预测法推导出了扭杆弹簧疲劳寿命与悬架参数之间的关系式 ,并估算了月球车的安全行驶里程