ST12材质焊接工字形钢支撑低周疲劳性能模拟及分析

前期的滞回性能模拟证实有限元可较精确地模拟ST12材质焊接工字形钢支撑试件表面的应力应变分布。采用基于应力应变的3种临界面损伤模型预测了支撑的低周疲劳损伤及寿命,结果表明临界面法可较精确预测裂纹开裂位置,预测结果均低于试验结果。基于临界面法的预测结果回归了寿命估算公式,并与基于试验结果的估算公式进行了比较分析,证实了影响支撑低周疲劳性能的主要因素是长细比和翼缘宽厚比。建议设计支撑时在满足"小震"不失稳的前提下,在规范允许的范围内,尽量采用具有较大长细比和较小翼缘宽厚比的支撑,以延长支撑的低周疲劳寿命。     

新的非比例加载低周疲劳寿命估算方法

利用对 316L不锈钢多轴非比例加载低周疲劳的试验结果 ,对现有的多轴低周疲劳寿命估算方法进行了讨论 ,基于 316L不锈钢非比例加载低周疲劳的微观机理 ,选择最大剪应变以及应变路径的非比例度作为损伤参量 ,建立了基于临界面方法的新的非比例加载低周疲劳寿命估算公式 ,利用新的非比例加载低周疲劳寿命估算公式对寿命的预测结果表明 :新的寿命估算公式对剪切型破坏的 316L与 316LN不锈钢及拉伸型破坏的 30 4不锈钢非比例加载低周疲劳寿命预言能力比现有的临界面方法精确 .     

1 mm厚304L不锈钢冷轧板的低周疲劳性能分析

为了研究304L奥氏体不锈钢的低周疲劳特性,选用1 mm厚304L不锈钢冷轧板为研究对象,采用单向静态拉伸试验法和变应力低周疲劳试验法对其光滑试件进行试验,并利用Basquin公式和Manson-Coffin修正公式预测其疲劳寿命。静拉伸结果表明:304L不锈钢具有良好的塑性,光滑试件的屈服强度和抗拉强度分别是材料本身的2. 25倍和1. 90倍;低周疲劳试验结果表明:随着加载应力水平的增加,疲劳寿命持续衰减,持续加载过程中试件产生了循环硬化现象。两种方法的预测结果基本处在2倍分散带内,但Basquin公式比Manson-Coffin修正公式更适合预测该材料的低周疲劳寿命。     

不同加载模式下弯剪破坏RC桥墩抗震性能试验研究

为研究不同地震荷载对钢筋混凝土(RC)桥墩抗震性能的影响规律,采用单调、标准变幅循环和等幅低周疲劳加载对9个轴压比分别为0.05和0.15的RC桥墩进行拟静力试验,考察了不同加载模式下RC桥墩的破坏特征,对比分析了其强度和刚度退化、滞回耗能及残余变形,最后回归了弯剪破坏型RC桥墩低周疲劳寿命与位移角的关系．结果表明：低周疲劳荷载下,随位移幅值的增大,试件残余变形和平均单周耗能均增加,加载循环次数减少且强度和刚度退化严重,在临近破坏时退化最显著;随轴压比的增大,平均单周耗能和累积耗能均增加,但残余变形减小,试件塑性变形能力减弱．单调荷载下试件延性最好,变幅循环和等幅低周疲劳荷载均会削弱试件变形性能,随低周疲劳加载位移角的增加,试件的强度和刚度明显退化,低周疲劳寿命减少．     

空间结构销铰节点销轴常幅疲劳数值模拟

空间结构的受力关键是节点受力是否满足其强度或刚度要求。以空间结构销铰节点销轴常幅疲劳强度为研究对象,基于相似数值模型和nCode Designlife疲劳分析软件对节点进行5个因素共32个理论模型的疲劳仿真,得到其销轴应力-循环次数曲线(S-N curve)并建立其疲劳寿命理论估算公式。分析结果表明:销轴在对称循环加载作用下(应力比R=-1),其热点应力位于外侧内外耳板交界与销轴接触面处,且2×10~6循环次数对应名义允许应力幅为94.42 MPa;销轴常幅疲劳性能与节点销孔间隙、耳板厚度、耳板间距3个参数负相关,与销轴直径、销轴材质屈服强度2个参数正相关;销轴常幅疲劳性能影响因素敏感性的主次顺序为:销轴材质→销孔间隙→耳板间距→销轴直径→耳板厚度。     

低屈服点钢剪切型阻尼器试验研究

针对滞回力学特性、低周疲劳性能以及耗能减震能力,进行了3组采用低屈服点钢BLY160的剪切型阻尼器的拟静力试验。试验选用2种尺寸型号的试件并采用了4种不同的加载方案,对比分析了不同加载历史下软钢的应变强化现象及低周疲劳性能,考察了阻尼器构件关键参数腹板宽厚比以及加劲肋尺寸的影响。试验结果表明:BLY160低屈服点钢材随等效塑性应变的累积有明显的循环强化现象,采用BLY160低屈服点钢的剪切型阻尼器初始刚度大,屈服位移小,变形能力强,具有良好的滞回性能和稳定的耗能特性。     

钛合金比例及非比例加载低周疲劳行为的研究

对钛合金BT-9进行了单轴,比例及非比例加载低周疲劳试验研究,结果表明：BT-9的循环硬化的程度不明显,且其非比例附加强化程度较小.应变轨迹方向角ωε对疲劳寿命有较大影响,相同等效应变幅下,随着ωε增大,疲劳寿命增大.相同应变轨迹方向角ωε不同Mises等效应变强度下,随着等效应变强度的提高,疲劳寿命降低,表现为较好的线性对应关系.相同等效应变强度下,非比例疲劳寿命远低于比例加载下的疲劳寿命.     

焊接节点构造细节的低周疲劳试验研究

为了研究Q235低碳素钢平板对接焊接试件以及十字型承载V型坡口焊接试件的低周疲劳行为,采用等幅应变控制法对24个试件在不同塑性应变幅下的超低周疲劳性能进行了测试,拟合得到了两类焊接构造细节试件的疲劳寿命S-N曲线,并将测试结果与国际焊接协会发布的疲劳设计规程中同类焊接构造细节的S-N曲线进行对比.结果表明:平板对接焊接试件与十字型承载V型坡口焊接试件的裂纹起源不相同;在超低周疲劳范围内,两类焊接材料的损伤破坏主要包括材料延性损伤和循环疲劳损伤,比国际焊接协会中相同疲劳构造细节的高周疲劳寿命S-N曲线预期的疲劳强度更低,表现出更低的疲劳寿命.     

螺栓球网架节点高强螺栓的疲劳性能研究

螺栓球节点往往是网架结构疲劳破坏的薄弱环节.本文利用螺栓螺纹应力集中系数结合线弹性断裂力学对螺栓球节点的疲劳极限强度进行估算.在S-N曲线法基础上推导了螺栓球节点的疲劳寿命估算公式,该公式结合等寿命曲线综合考虑了应力幅和应力比的影响.将估算结果与国内已有的实验数据进行对比,结果表明该公式能够满足工程设计要求.在此基础上本文研究了初始裂纹长度对高强螺栓疲劳寿命的影响,并给出了影响规律.     

WGJ高性能钢材受弯构件整体稳定性能试验

武汉钢铁集团自主研发了新型WGJ高性能结构钢材,兼具强度高、耐火、耐候等特性,将在建筑结构中发挥重要作用.为研究WGJ钢材的基本力学性能以及受弯构件的整体稳定性能,本文设计了标准材性试件以及6根不同长细比的焊接工字形受弯构件,并对受弯构件进行了整体侧向失稳加载试验.材性试验结果表明,WGJ钢材的应力-应变关系具有明显的非线性特征,宜采用0.2%规定塑性延伸强度表征其强度特性,Ramberg-Osgood模型可准确描述其应力-应变曲线特征.在构件加载试验中,所有构件均发生弯扭整体失稳,构件塑性变形程度较低,卸载后残余变形较小.通过将本文试验结果与我国规范和欧洲规范的设计结果进行比较,讨论了现行设计方法对评价WGJ高性能钢材受弯构件整体稳定性的适用性.     

火焰喷熔涂层与焊接接头性能研究

采用Ni60A合金粉末对Q235B钢十字焊接接头进行了喷熔修形处理．通过对涂层和焊缝的金相、扫描电镜、能谱等分析,研究了涂层与基体间的冶金结合情况,发现涂层组织致密、非金属夹杂物少、孔隙率低,与基体实现了良好的冶金结合．喷熔涂层本身的强度直接影响着十字焊接接头低周疲劳强度的大小．为此,通过有限元模拟和拉伸试验测定了涂层的抗开裂力值的大小．结果表明：当应力值为350MPa时涂层开裂,说明涂层自身强度较高．在应力比为0．1、平均应力为186MPa的情况下,喷熔接头的低周疲劳寿命均超过13000周次以上,并且断裂位置均在母材．     

轴向拉伸作用下对接焊缝连接性能的试验

焊接广泛应用于建筑结构的生产和装配领域。然而,目前专门针对焊缝连接性能的试验研究较少,为此,设计了一组一级对接焊缝连接试件(Q345钢),通过对试件进行全过程轴向拉伸试验,研究焊缝连接的延性和承载性能,并将其结果与同规格尺寸的一组完整母材试件的拉伸结果进行了对比。试验结果表明:当焊缝质量得到保证的前提下,对接焊缝连接试件比母材提前进入屈服阶段,即对接焊缝对构件的弹性工作性能有一定程度的影响,但其极限强度能够达到母材的强度。此外,构件的延性有所降低,焊缝热影响区钢材的拉伸性能削弱较小。     

镁合金在大气环境中的电偶腐蚀

研究了AZ91D,AM50,AM60三种镁合金分别与Q235碳钢、316L不锈钢、H62黄铜、LY12铝合金4种材料组成电偶对在青岛和武汉大气暴晒实验场进行周期分别为3,6,15,20,27个月的大气腐蚀行为及规律. 结果表明,镁合金作为电偶对的阳极其腐蚀速率在与实验所用材料偶接后显著提升. 其中,与Q235碳钢、316L不锈钢偶接后大气电偶腐蚀效应最大,而与LY12铝合金偶接后大气电偶腐蚀效应最小. 青岛站镁合金试样的大气电偶腐蚀效应要明显高于武汉站的试样. 不同镁合金的大气电偶腐蚀效应γ之间存在的基本关系为AZ91D最大,AM50最小.     

ST12材质焊接工字形钢支撑滞回性能数值模拟

为研究罕遇地震情况下钢支撑的滞回性能,在已有试验研究的基础上,开展了数值模拟研究.详细分析了失稳发展过程及失稳形式、最大抗压承载力、屈曲后承载力、跨中最大横向变形、循环累积耗能等性能指标.总体上,数值模拟结果与试验结果及相关规范、文献结果吻合较好,且数值模拟结果的离散性要小于试验结果,验证了数值模拟分析的可信性.基于此...     

喷熔修形法提高焊接接头疲劳强度

针对工程实际应用的需要,给出了一种提高焊接接头疲劳强度的处理方法．焊接结构中,接头的疲劳强度远远低于母材,其疲劳裂纹主要起源于接头焊趾处、采用Ni60和Fe38两种合金粉末对Q235B钢十字接头焊趾处进行了啧熔修形处理和高频疲劳试验．结果表明,经过喷熔修形处理后,Ni60和Fe38喷熔修形态十字接头的2×10^6条件疲劳极限分别提高了64．5％和42％用ANSYS对3种状态接头焊趾处应力集中系数进行计算,结果发现,Ni60和Fe38喷熔修形态十字接头焊趾区的应力集中系数较原始焊态分别减小57．5％和37％．     

Q235低碳钢高温变形过程的动态组织演化分析

通过Gleeble 2000上的热模拟压缩实验,分析了Q235低碳钢在不同热加工参数下的动态组织演化特征.结果表明:应变速率和温度对Q235钢的奥氏体形变特征影响强烈.在相同变形温度下,应变速率的提高可以明显推迟动态再结晶的发生;应变速率较低时,降低温度同样可以延迟动态再结晶的发生.利用定量金相技术及线性、非线性拟合算法,建立了Q235钢热变形过程的唯像本构关系及组织演化动力学模型,并将其应用于Autoforge 3.1有限元软件平台.压缩过程有限元模拟分析表明,分别采用Arrhenius双曲正弦方程描述Q235钢的唯像本构关系及Yada模型表征Q235钢变形过程的平均晶粒尺寸,可以满足预测精度,与实际变形过程基本吻合.     

Q235管线钢焊接接头微区电化学行为

研究了燃气旧管道Q235管线钢焊接接头各个微观区域在土壤模拟溶液中的电化学行为.测量了各个微区的极化曲线,测定了相关的电化学参数.结果表明,各区域的Ecorr由低至高和icorr由大至小的顺序依次为:熔合线,不完全正火区,过热区,正火区,回火区,母材,焊缝区.同一个焊接接头的七个不同热经历区域暴露于同一电解质时,也将构成一个多电极体系.其中,熔合线和不完全正火区将成为复杂多电极体系形成的原电池中的阳极,最可能遭受到优先的腐蚀溶解;焊缝区和母材区则是原电池中的阴极,腐蚀敏感性低且在一定程度上受到阴极保护.     

高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙数值分析

在试验研究的基础上,用非线性有限元分析软件MSC.Marc对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙进行了低周反复荷载下的数值模拟,并分析了轴压比、配钢率、高宽比和连梁刚度等对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙承载力和变形性能的影响规律.分析结果表明,数值模拟结果和试验结果吻合较好,当轴压比大于0.4时,高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙的延性显著下降,相对暗支撑配钢率为0.96~6.73时,能较好地改善双肢剪力墙的极限承载力.连梁跨高比、高宽比主要影响双肢剪力墙的承载力和变形性能.研究结果对高阻尼混凝土暗支撑双肢剪力墙的地震弹塑性计算具有一定的参考价值.     

Q345B钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳试验

为了研究不同加载制度下的钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳性能,设计并完成了六个足尺全焊接梁柱节点焊缝低周疲劳试验,研究了节点焊缝的疲劳裂纹萌生及扩展规律,分析了循环幅值、加载历程对节点疲劳性能的影响,比较了在常幅、变幅及随机荷载作用过程中的疲劳损伤累积程度。结果表明:在三种加载制度下,梁翼缘焊接孔处焊趾最易萌生疲劳裂纹,最终断裂的路径均为焊接孔焊趾裂纹斜向发展,与翼缘焊缝端部裂纹汇合,造成全截面断裂;试件直接经历等幅大变形对节点的疲劳性能较为不利,经历由小变形到大变形的加载过程更能发挥耗能能力;常幅加载的幅值越大,节点累积损伤的速率越快,越早发生疲劳断裂.