含裂纹高强钢丝的腐蚀损伤与拉伸性能研究

为了研究桥梁含裂纹拉索钢丝的腐蚀损伤机理和受拉力学特性,以含预置裂纹的腐蚀高强钢丝为研究对象,采用电弧线切割方法、中性盐雾腐蚀试验、拉伸试验、电镜试验和有限元分析,开展相关内容研究。提出了考虑中性盐雾腐蚀影响的含裂纹高强钢丝拉伸受力性能的评价方法。结果表明：刻痕的应力集中系数远大于正常腐蚀蚀坑的系数,钢丝力学性能的变化是由于初始裂纹进一步腐蚀而引起,特别在腐蚀初期,钢丝处于非常不利的阶段,其受拉性能较低。建立的初始裂纹钢丝有限元模型,能较好地描述中性盐雾腐蚀试验和静力拉伸试验得出的质量损失率、截面面积损失率及极限强度的关系。     

预腐蚀桥梁缆索高强钢丝疲劳试验

为了研究桥梁缆索高强钢丝腐蚀后的疲劳性能,采用酸性盐雾试验制作了6种不同腐蚀程度的钢丝试件共30根,并对这些试件进行了单轴拉伸疲劳试验.分析了腐蚀程度、应力水平对高强钢丝的影响,研究了预腐蚀桥梁缆索高强钢丝的疲劳性能退化规律.试验结果表明:腐蚀使得钢丝的疲劳寿命显著降低,腐蚀下的高强钢丝应力-疲劳寿命曲线仍呈双直线形式,在相同应力幅下,钢丝疲劳寿命对数值随质量损失率线性降低.通过试验数据建立了预腐蚀桥梁缆索高强钢丝的疲劳曲面方程,并给出了不同保证率以及失重率下的钢丝疲劳强度建议值.     

钢丝拉拔杯锥状裂纹扩展条件的判别

本文计算了防止杯锥状裂纹产生的安全区图，并提出了防止锥状裂纹产生途径和方法。     

热处理作用下碳钢氢腐蚀裂纹愈合规律

对含氢腐蚀裂纹的碳钢进行再热处理后,SEM观察表明,氢蚀裂发生了不同程度的愈合,实验结果表明：长度约为10μm的碳钢氢蚀裂纹完全愈合的热处理条件下是从室温到1000℃热循环5次,共10h,氢蚀裂纹的愈合机制是热扩散,发生氢蚀裂纹愈合的动力是氢蚀气泡或裂纹长大导致的塑性变 能E8。在铁、碳和氢原子扩散都足够快的情况下,氢蚀裂纹愈合的条件是E8大于裂纹愈合所必须克服的表面张力能。     

不锈钢夹层锅应力腐蚀裂纹失效分析

材质为ASTM A240 316L不锈钢夹层锅的简体内壁出现了许多裂纹.通过现场观察、材质分析、金相检验等检测方法对筒体内壁裂纹的宏观形貌、显微组织、腐蚀产物并结合夹层锅的工况等进行分析.结果表明,不锈钢夹层锅的简体在富含氯离子的环境中,在氯离子和拉应力的共同作用下,发生应力腐蚀开裂.     

小锥度试样在研究应力腐蚀裂纹形核中的应用

尝试利用小锥度试样测量304不锈钢应力腐蚀裂纹的形核时间,以确定裂纹形核在整个断裂过程中的贡献.结果表明,用小锥度试样可以有效测量应力腐蚀裂纹的形核时间.对304不锈钢,在沸腾MgCl2溶液中应力腐蚀裂纹的形核时间与应力之间满足ti=4310exp(-0.0097σ),而断裂时间与应力的关系为tf=6964exp(-0.0095σ),说明应力腐蚀断裂时间的大部分来源于裂纹的形核过程.断口形貌与外加应力有关,随外加应力增大,断口的穿晶解理部分减少.     

冷拔与水淬火工艺对予应力钢丝力学性能的影响

在实验室条件下研究了冷拔与水淬火工艺对予应力钢丝力学性能的影响。研究表明碳素钢予应力钢丝采用水淬火取代铅浴进行索氏体化处理是可行的。确定了能使使钢丝力学性能达到现行标准规定要求的冷拔与水淬火工艺。     

基于导波模态分析的高强钢丝腐蚀评估

为提高桥梁缆索损伤声发射监测的精度和可靠度,将小波变换的用于导波模态分析,提出了基于导波模态特征的高强钢丝腐蚀评估方法。通过有限元方法模拟多模态导波在索内单根高强钢丝中的传播过程,采用小波变换对节点振动加速度信号进行模态分析,并与柱波导理论时频曲线对比。通过在不同腐蚀程度高强钢丝上进行导波传播实验,分析了腐蚀损伤对导波模态特征的影响,并根据导波模态的频率分布特征构建评估指标,进行腐蚀评估。结果表明：有限元节点不同方向振动所包含的模态存在差异,数值计算结果与理论值吻合较好。高阶纵向导波频率更高,能量衰减更快,波形在反射过程中迅速消失。随腐蚀程度增加,高频高阶导波衰减严重,导波模态逐渐向低频低阶转移。基于导波模态特征的评估指标随腐蚀程度的增加单调上升,理想情况下,腐蚀率在7.6%以内的高强钢丝腐蚀损伤均可被有效识别。可见小波变换能够有效提取导波模态特征,基于导波模态特征构建评估指标可有效识别腐蚀损伤。     

盐酸腐蚀混凝土受反复压应力作用时的力学性能

现有关于混凝土受酸腐蚀的研究多集中于对混凝土结构在不受荷载或受单调荷载作用下力学行为的探究,为研究盐酸腐蚀环境下在役混凝土构件承受反复荷载时的力学性能变化规律,文中首先设计并制作6组混凝土棱柱体试件,以质量分数为1%的盐酸对试件进行全浸泡加速腐蚀,开展不同腐蚀龄期下混凝土的单调及反复轴压荷载试验,探讨腐蚀对混凝土在反复轴压荷载作用下力学性能的影响;然后提出了有效承载截面积比的概念,引入有效承载面积比的下降段修正系数,建立反复荷载下盐酸腐蚀混凝土的实用本构模型,并对模型进行验证。结果表明：盐酸腐蚀对混凝土破坏特征具有显著影响,荷载作用下腐蚀混凝土表面易剥落,随着荷载递增,表面剥落面积变大;同时,随着腐蚀龄期的增加,抗压强度明显下降,承载能力迅速降低。不同腐蚀龄期混凝土在反复荷载作用下的应力-应变曲线包络线与单调加载基本一致;但由于腐蚀混凝土内部损伤的累积,反复荷载下应力-应变曲线下降段较单调荷载下的斜率更大,破坏较为突然,混凝土的峰值应变较单调荷载下的有所减小,但变化不大。随着盐酸腐蚀龄期的增长,在反复荷载作用下混凝土峰值应变、极限应变明显增大,而峰值应力、弹性模量大幅度下降,相较于未腐...     

应力腐蚀裂纹的电涡流法检测及裂纹模型

建立合理的应力腐蚀裂纹模型对于利用电涡流法定量评估裂纹大小起着至关重要的作用。通过对应力腐蚀裂纹的电涡流法检测实验信号与模拟信号的分析,研究了应力腐蚀裂纹的导电性。结果表明,讨论应力腐蚀裂纹的等效电阻比单独讨论等效宽度及等效电导率更有意义。采用应力腐蚀裂纹的分布导电性模型更有利于重建基于电涡流信号的裂纹形貌。     

线材质量对PC钢丝钢绞线力学性能的影响

通过对四种不同线材在同一生产线、相同工艺参数条件下生产的钢丝钢绞线力学性能的实验研究,分析线材的原始性能、显微组织与制品的强度和塑性之间的关系,结果表明在此条件下线材的质量是影响制品的力学性能的关键因素。     

SWRS82B盘条力学性能的分析

通过对国内某钢厂生产的SWRS82B盘条的组织、夹杂物及力学性能的研究,结果表明SWRS82B盘条的抗拉强度,屈服强度,断面收缩率,延伸率随索氏体含量的增加和索氏体片层间距的细化提高,SWRS82B盘条钢拉拔断裂的原因是钢中夹杂物存在。     

超高强钢S960火灾后力学性能试验研究

通过试验研究超高强钢S960过火冷却至常温后的力学性能,得到过火高温对超高强钢S960弹性模量、屈服强度、极限强度以及应力-应变曲线的影响规律.结果表明,钢材火灾后的力学性能取决于钢材的等级和生产加工工艺.通过对试验数据进行数值拟合,给出可准确表达S960火灾高温后材料力学性能剩余程度的预测公式.     

重复拉伸荷载下锈蚀钢筋力学性能及本构关系研究

通过锈蚀钢筋重复拉伸荷载试验,分析了重复拉伸荷载作用下锈蚀对钢筋力学性能的影响,并建立了锈蚀钢筋本构关系模型.试验表明,重复荷载作用下,随着锈蚀率的增大,钢筋力学性能退化,变形能力下降,屈服平台逐渐缩短甚至消失;耗能性能降低,破坏时更加表现为脆性断裂,使得结构在地震发生时更易出现脆性破坏,甚至突然倒塌.基于试验成果本文建立了锈蚀钢筋应力-应变本构关系模型,研究成果可为锈损结构耐久性、残余承载力及抗震性能评估提供技术依据.     

捻制方式对钢丝绳绳丝力学性能影响研究

对6×19S+FC右同向捻及右交互捻钢丝绳绳丝分别进行了静态实验,得到它们的拉伸、弯折及扭转实验数据;对这些数据进行统计分析,分别得到它们的均值与方差,从实验层面探讨捻制方式对钢丝绳绳丝力学性能的影响。另外利用Solidworks软件建立了绳丝计算模型,利用ANSYS软件分析了钢丝绳中绳丝的受力和变形情况,从数值模拟层面探讨钢丝绳捻制方式对绳丝力学性能的影响。研究表明,对于钢丝绳绳丝力学性能而言,右交互捻优于右同向捻。     

钢筋锈蚀后砼耐久性的模糊可靠度分析

基于钢筋锈蚀引起砼开裂机理,考虑钢筋锈胀引起砼结构失效具有明显的模糊性,将模糊概率的数学模型引入锈蚀砼结构的可靠度分析中.对砼因钢筋锈胀开裂引起的耐久性失效进行模糊可靠度分析,建立钢筋锈蚀后耐久性模糊可靠度分析模型.通过算例证明,该方法符合实际情况,可用于工程实践.     

高碳钢线材组织与性能预报模拟软件的开发

为便于研究高速线材轧制过程中的工艺参数与组织、力学性能之间关系,在物理冶金学原理基础上,开发了针对现场生产的模拟软件.该软件可计算轧制过程中轧件温度的变化、微观组织的演变和最终的力学性能.工业应用结果表明,计算结果与实测结果吻合较好.     

高碳镀锌钢丝组织差异性精细表征研究

实验表征并对比分析了国内外不同厂商钢丝的精细组织.结果表明:国产钢丝在夹杂物尺寸分布、镀锌层厚度、索氏体片层间距、渗碳体形态、位错密度等方面均与进口钢丝存在一定差距,即进口钢丝中当量直径＜5μm的夹杂物所占比例高达90.6%,而国产仅分别为85.4%和88.0%;国产钢丝镀锌层中Zn-Fe合金层更厚,镀层更疏松;国产钢丝的索氏体片层间距更大,分布更分散.渗碳体溶解更加严重,颗粒状、短棒状的渗碳体颗粒数量和分布明显增多;国产钢丝的位错密度是进口钢丝位错密度的10倍.上述在微观组织上的差异导致国产钢丝的性能较差、质量不稳定.