Q345B钢梁柱节点焊接残余应力模拟及试验验证

为研究梁柱节点焊接残余应力的分布规律,对梁柱节点焊接残余应力进行了数值模拟,并进行了试验验证.首先,建立梁柱节点焊接全过程随机热力学模型,分析梁柱节点的焊接温度场;其次,通过间接热力耦合分析法分析梁柱节点焊接残余应力分布;最后,通过制作梁柱焊接节点,利用盲孔法测得梁柱节点焊接残余应力,并与模拟结果对比分析.分析结果表明:上、下翼缘焊缝由于距离较远以及工艺孔的存在,焊缝之间的相互影响很小,两者的焊接残余应力基本一致;腹板焊缝之间由于距离很近,焊接时的相互影响较大,两道焊缝残余应力分布不一致;在梁柱节点焊缝焊趾区域,梁上、下翼缘焊缝残余应力分布基本一致,等效残余应力呈V型分布,横向、纵向、法向焊接残余应力都基本呈M型分布,因腹板两道焊缝焊接时产生相互影响导致梁腹板两道焊缝应力分布差别明显.     

基于CVGM断裂预测模型的梁柱焊接节点的超低周疲劳分析

钢框架梁柱节点在罕遇或极罕遇地震作用下由于地震幅循环次数少而容易发生超低周疲劳断裂,而空穴循环增长模型(CVGM)从初始裂纹与裂纹扩展两阶段评估梁柱焊接节点的超低周疲劳断裂的性能.利用CVGM理论分析超低周疲劳断裂机理与CVGM疲劳模型的参数,然后编写CVGM断裂预测模型的FORTRAN程序,基于该程序计算梁柱焊接节点有限元模型在恒幅与变幅位移荷载作用下的断裂指数FI_c,进而评估不同加载机制下焊接节点的超低周疲劳性能.结果表明,负载下梁柱焊接节点的焊趾与焊接工艺孔处应力高度集中并最先起裂,随着加载的位移幅的增大,FI_c逐渐增大,疲劳循环次数随之降低,表明CVGM模型预测超低周疲劳性能的有效性.     

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.     

TN胶粘钢加固钢筋混凝土梁柱节点的试验研究

对TN胶粘钢加固轴心受压钢筋混凝土梁柱节点进行了试验研究,结果表明,这种加固方法是可行的。通过对10个试件的试验结果进行分析,推导出了计算加固节点极限承载力的简便公式,该公式的计算值与试验结果有较好的吻合性。     

高层钢框架梁柱刚性节点设计研究

本文介绍了梁柱刚性连接节点的概况,结合美国北岭地震和日本阪神地震中节点破坏的现象,分析了目前梁柱刚性连接节点的问题,并根据最新的国内外研究成果,总结出了新型梁柱节点形式——塑性铰外移的梁端增强式连接（本文采用悬臂梁段上下翼缘上加梯形盖板、悬臂梁段采用梯形截面及悬臂梁段翼缘加厚三种形式。）     

Q235B焊接接头超高周疲劳性能

用超声疲劳试验装置对Q235B母材及焊接接头试件进行超声疲劳试验,研究其在超高周疲劳寿命区间的疲劳性能.加载频率为20 kHz,应力比R=-1.采用国际焊接学会制定的统计方法处理试验数据.试验结果表明,在107～109循环周次内,Q235B母材和焊接接头仍然发生断裂,其S-N曲线都是连续下降的;传统疲劳概念上的疲劳极限并不存在.研究结果表明,使用5×106循环周次下的疲劳数据去设计超高周疲劳寿命的焊接结构是很危险的.     

10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性

采用圆形横截面光滑试样,通过轴向不同应变幅控制的低周疲劳试验,研究了10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性,包括循环应力-应变行为、应变-寿命特点、循环应力响应及其力学滞后现象,给出了相应的疲劳参数、循环软硬化特性及应变滞后规律.对裂纹扩展方向及试样疲劳断口的观察表明:裂纹扩展面与轴向力呈现多角度关系,裂纹萌生于试样表面,沿断口周边分布,且具有多源性;疲劳裂纹主要以锐化--钝化机制扩展.     

含有焊缝初始裂纹的钢框架梁柱节点性能试验研究

为研究焊缝初始裂纹对钢框架梁柱节点抗震性能的影响,通过切割节点的梁下翼缘焊缝以形成初始裂纹,完成了7个节点拟静力试验,并分析了能量输入历程与节点连接形式对其性能的影响.试验结果表明,含有初始裂纹的节点试件SHH-1从启裂至破坏共经历了6个循环,相比于无损节点试件SHH-0持续时间减少25%,极限荷载降低8.5%,极限位移与延性系数均降低26%.节点中梁下翼缘焊缝部位若存在初始裂纹,会改变节点的裂纹扩展机理,其抗震性能也会明显降低.当加载跨幅相同且循环次数相差不大时,不同的加载制度对初始裂纹扩展机理及节点抗震性能影响较小,但突增式位移荷载会加速裂纹的扩展.H形柱-H形梁节点初始裂纹扩展速度相对最慢、抗震性能最好,其次为箱形柱-H形梁节点,箱形柱-箱形梁节点性能最差.     

压力容器用钢的低周疲劳行为与常规机械性能的关系

本文从疲劳应变能的角度推导出了应变-寿命关系式。通过测定常规机械性能,就可预测材料在不同应变幅下的低周疲劳寿命;讨论了低周疲劳抗力与常规机械性能之间的关系,指出了材料本身对低周疲劳行为的主要影响因素;提出了选择抗低周疲劳材料的基本原则。     

800 MPa级低合金高强度钢低周疲劳性能

对利用驰豫-析出-控制相变(TMCP RPC工艺)技术获得的800MPa级超细晶粒低合金高强度钢的低周疲劳性能进行了测试,并对其循环特性和疲劳断口进行了观察和分析,发现该材料为循环软化,而且随着应变幅的提高,材料的软化速率逐渐增大.对材料的疲劳断口观察表明,疲劳裂纹起始于试样表面,沿断口周边分布,呈多源性特征.     

半刚性连接整体钢框架拟动力试验分析

在钢框架结构的设计中,通常将梁柱节点处理为完全刚接或理想的铰接,但是在实际框架中,梁柱节点表现出半刚性。目前的实验研究基本都基于结构和构件的静力分析。文章研究了结构的动力性能,进行了半刚性连接整体钢框架的拟动力试验,所得结论为高层钢结构设计规范提供了试验基础。     

Q345R疲劳裂纹扩展过程的声发射研究

为了建立疲劳过程与声发射参数之间的关系,对压力容器常用钢材的典型代表——Q345R的疲劳裂纹扩展过程的声发射信号进行详细研究. 结果表明:Q345R疲劳裂纹扩展的声发射过程分为三个明显的阶段,累积计数值和累积能量值可以很好地表征整个疲劳裂纹扩展过程;声发射参数在第2阶段到第3阶段的转折点比线弹性断裂力学定义下的要提前,表明声发射技术对疲劳进入失稳扩展阶段更加敏感;建立了Q345R声发射计数率和能量率与疲劳裂纹扩展速率的关系,它可以为Q345R剩余寿命的预测提供依据.     

钢绞线网片-聚合物砂浆加固空间框架节点试验

提出了采用新技术高强钢绞线网片聚合物砂浆加固技术提高钢筋混凝土空间框架节点抗震性能的方法,并通过3个带有直交梁和楼板的空间框架节点试件的低周反复加载试验对该加固方法进行了检验.试验结果表明:加固能够有效地提高节点的极限受剪承载力22%左右,改变节点的破坏模式为梁端延性破坏,提高节点的延性系数到4以上,改善节点的承载力退化和刚度退化,提高节点的能量耗散能力,从而显著改善了梁柱节点的抗震性能.根据试验研究结果提出了该技术加固梁柱节点的设计和施工时的建议.     

方钢管柱-H型钢梁全螺栓连接节点抗震性能分析

为针对钢框架梁柱节点在焊接时易发生脆性破坏的问题,在原有的方钢管柱-H型钢梁节点(T-3)下,构建一种通过槽钢连接件采用全螺栓连接方钢管柱-H型钢梁的基准模型(BASE试件)。运用ABAQUS模拟分析,变动轴压比、方钢管柱壁厚、螺栓预紧力,对其抗震性能展开分析。结果表明:BASE模型节点最终以环板螺栓孔撕裂破坏而结束工作,避免了栓焊易出现的脆性破坏;方钢管柱壁厚的增加使节点域强度增强,从而提高节点的延性,耗能能力也随之增强;节点延性随轴压比的增大先增大后减小,变化范围在4.618～2.567;螺栓预紧力从77.5 kN增加到186 kN,刚度提升幅值约61.4%,节点的承载能力也有很大的提升。     

T型钢连接空间钢框架的动力性能研究

半刚性连接由于全部采用螺栓连接,不需要现场施焊,具有较好的抗震性能。国内对半刚性连接钢框架的试验研究主要集中在双腹板顶底角钢连接钢框架的性能研究方面,而对其他类型的半刚性连接钢框架的试验研究几乎没有。为了对半刚性连接钢框架的受力性能有更深层次的了解,对T型钢连接空间钢框架进行拟动力试验,在国内尚属首例。通过T型钢连接空间钢框架的节点区应变、位移和荷载反馈的变化情况,分析不同等级地震作用下T型钢连接空间钢框架的动力反应并进行对比。试验表明:随地震作用的增大,半刚性连接空间钢框架的动力响应增大、变形能力良好、具有很好的耗能性能,从而表明T型钢连接钢框架具有较好的动力性能。     

Q345B钢动态再结晶动力学模型研究

在Gleeble 1500热模拟机上进行Q345B钢单道次压缩变形实验,得到其真应力-真应变曲线,结合加工硬化率曲线,确定了Q345B钢动态再结晶临界应变εC、峰值应变εP和稳态应变εS。根据实验结果得到Zener-Hollomon方程和动态再结晶状态图,利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程法得到再结晶体积分数实际值,采用3种不同的再结晶体积分数预报模型对实验数据进行回归,并对再结晶体积分数实测值和预报值进行对比。结果表明,Epsilon-S/Epsilon-C模型精度最高,Epsilon-S模型精度次之,Epsilon-P模型精度最差。     

钢框架半刚性连接的曲线拟合模型

介绍了梁柱半刚性连接的性质和半刚性连接M-rθ曲线模拟方法,简要阐述了国内外半刚性连接的研究状况,指出我国现行《钢结构设计规范》中存在的不足,有必要在半刚性连接方面进行系统而深入的研究,并在规范中加以体现。     

钢框架顶底角钢带腹板双角钢连接的试验研究

通过钢框架顶底角钢带双腹板顶底角钢半刚性连接类型共五个原型试件在循环荷载作用下的拟静力试验,得到了各个试件M-θr滞回曲线及骨架曲线,从而间接得到了各类连接的抗震性能,分析了各类连接的能量耗散机制．在试验中,还记录了梁柱连接中重点部位的应变情况、节点域的变形情况以及柱节点域加劲板的变形情况．分析了每种类型的破坏机制及破坏原因．研究结果表明顶底角钢带双腹板顶底角钢半刚性连接在计算此类连接的连接刚度和抗弯承载力时应考虑双腹板角钢的影响．