矩形钢管混凝土束风机塔筒风振特性研究

随着风电资源优势区开发逐渐饱和,风电开发的重心开始向风资源条件相对恶劣的低风速地区转移,分布式、大功率、高塔筒和长叶片已经成为风电行业发展趋势。基于此提出了一种新型的矩形钢管混凝土束风机塔筒,该塔筒由矩形钢管混凝土束拼接而成,具有强度高、刚度大和耗能能力强的优点。为研究该塔筒结构的风振响应特性,选用Kaimal脉动风速功率谱,采用谐波合成法模拟风荷载时程曲线,对其进行了动力时程分析,并计算了风振系数及等效静力风荷载。结果表明:该新型塔筒在额定风速下位移塔顶位移最大值为911.84 mm,对应的水平位移角为1/154,符合规范要求。塔筒各构件的强度较好,且具有较大的安全富余度。基于位移等效的阵风荷载因子法计算得到的风振系数值较低;在惯性风荷载法计算得到的等效静力风荷载作用下,结构位移、基底剪力与结构随机振动分析得到的基本一致。

钢绞线热铸锚节点高温下抗拉性能试验研究

针对锌铜合金熔点较低(约460℃±10℃)、高温下热铸锚节点容易失效的问题,对预应力钢绞线热铸锚节点进行了高温抗拉性能试验,获得了高温下试件的破坏模式和抗拉承载力,提出了钢绞线热铸锚节点在高温下极限抗拉承载力计算公式,以及在各荷载比下的临界温度,可用于钢绞线热铸锚节点的抗火承载力验算与防火保护层厚度设计.试验研究表明,温度低于200℃时,破坏模式为钢绞线断裂;温度高于200℃时,破坏模式通常为钢绞线滑脱.温度为150~440℃时,钢绞线热铸锚节点的极限抗拉承载力随温度升高而降低,287℃、340℃、392℃和425℃时的极限承载力分别为常温时的77.3%、39%、35.2%和10.5%.

波纹钢结构高温压弯性态数值模拟与理论分析

通过建立有限元模型的方法,对波纹钢结构在高温下的压弯性态进行研究,并结合理论设计方法提出了波纹钢结构N-M-T(轴力-弯矩-温度)曲面。研究结果表明:波纹钢结构受力变形与破坏特征与常温时基本一致,但高温下结构的初始刚度和极限荷载均有所降低;温度低于500℃时,温度升高对波纹钢结构力学性能影响并不明显,超过500℃时结构力学性能迅速劣化;根据波纹钢结构截面(N,M,T)坐标点与N-M-T曲面的相对位置关系,可初步判断此时结构的安全性。

基于声发射的钢桥面板焊接气孔缺陷在线识别

为实现正交异性钢桥面板机器人智能化焊接过程中缺陷的在线监测,提出了一种基于快速傅里叶变换和支持向量机的气孔缺陷声发射识别方法.通过开展机器人焊接实验,揭示了钢桥面板焊接及缺陷产生过程的声发射特征.无损伤与气孔缺陷2种工况信号的幅值、振铃计数、峰值频率和中心频率等参数重叠交叉严重、相关性不显著,而气孔缺陷信号的傅里叶频谱存在更多高频能量分布,因此以频谱为输入建立2种工况的径向基核支持向量机模型.实验结果表明,与朴素贝叶斯、随机森林和线性核支持向量机模型相比,径向基核支持向量机模型拥有更高的正确率(95.4%)和召回率(94.3%),能够用于焊接过程气孔缺陷的在线识别,具有较强的鲁棒性和实用性.

基于MMC模型的Q460C高强结构钢延性断裂性能研究

为研究Q460C高强结构钢的延性断裂性能,对处于不同应力状态的9个试件进行了单调加载断裂试验。采用修正加权平均(MWA)法获得了Q460C钢材直至断裂的全过程真实应力-真实应变曲线,通过编写MATLAB优化程序校准了VGM和MMC断裂预测模型的参数。借助VUMAT子程序将相关参数代入ABAQUS/Explicit求解器模拟各试件的断裂行为,评估了两种断裂模型对各试件断裂预测的相对精度。通过对已有文献中两个圆周缺口试件的断裂模拟,验证了该文校准的MMC模型参数对Q460钢断裂预测的普适性。研究结果表明:采用MMC模型进行数值模拟得到的荷载-位移响应与试验结果吻合度较好,尤其是对纯剪和剪拉试件的断裂模拟;带应力软化的MMC模型可准确且形象地再现各试件的起裂和裂缝扩展;该文校准的MMC断裂模型参数对Q460钢材断裂行为预测具有相对较好的适用性。

不均匀锈蚀钢筋截面分布特征与拉伸数值模拟

为研究锈蚀钢筋剩余截面积的分布规律,以及非均匀锈蚀对钢筋力学性能的影响,采用通电加速锈蚀试验获取锈蚀钢筋。通过3D扫描获取锈蚀钢筋的剩余截面积数据和3D实体模型,对剩余截面积进行统计分析,并基于3D扫描模型进行数值模拟。结果表明:剩余截面积沿纵向分布的不均匀性随锈蚀程度增加而显著增强;对平均截面锈蚀率在20.00%以下的钢筋,可采用正态分布模型对其剩余截面积概率分布进行拟合,对平均截面锈蚀率在20.00%以上的钢筋,其剩余截面积概率分布可选用Weibull分布模型;钢筋名义屈服强度、名义极限强度和名义极限应变均随平均截面锈蚀率的增大而降低;在钢筋截面锈损严重处出现应力集中现象,导致锈蚀钢筋力学性能退化。

海洋环境下高强钢及焊缝连接粗糙度参数分析

为研究海洋浪溅区环境下高强钢及焊缝连接的腐蚀形貌特征和时变效应,通过微观扫描测试Q690高强钢及焊缝连接表面粗糙度参数,得到表面峰最大高度(Sp)、表面谷最大深度(Sv)、表面轮廓偏斜度(Ssk)及表面轮廓峭度(Sku)随腐蚀时间的演化规律,并进行回归分析与对比.结果表明:通过分析粗糙度参数随腐蚀时间的变化过程,以及对比Q690高强钢母材与焊缝连接扫描区域的差异性,能准确地判断其腐蚀程度及特征,从而为海洋环境下国产高强钢损伤评估提供新的途径.

用于金属阻尼器的Q235钢材循环硬化应变幅相关特性

金属阻尼器作为一种成本较低的减震构件被广泛应用于各类工程结构之中,通常采用低强度高延性钢材制作。在地震作用下,金属阻尼器会经历随机的循环塑性变形历程,其材料力学性能会发生变化,产生循环硬化或软化。为了探究常用于金属阻尼器的Q235钢材在各类循环应变幅下的力学性能,该文对Q235钢材在常应变幅、升应变幅与降应变幅循环荷载下的力学性能进行了试验研究,最大应变幅达到10%,分析了加载应变幅值和应变历史对钢材硬化性能的影响。结果表明,Q235钢材的硬化能力与加载应变幅相关,较大应变幅下积累的塑性变形会提高后续较小应变幅下钢材的硬化量,升应变幅荷载下钢材的硬化能力与加载历史无关。在此基础上,通过MATLAB优化工具箱标定了各个常应变幅试件的最优化CHABOCHE模型参数,参数结果表明仅考虑各向同性硬化的应变幅依赖效应即可准确反映Q235钢材在各个应变幅下的循环力学响应。以剪切阻尼器为例,基于有限元软件ABAQUS,通过编制子程序USDFLD考虑了材料硬化的应变幅依赖效应,分析对比了是否考虑钢材硬化应变幅依赖特性对阻尼器性能预测的影响。分析表明Q235钢材的循环硬化的应变幅相关特性对阻尼器性能分析影响很大,需要在分析中考虑。

建筑结构用高强抗震耐火H型钢组织性能研究

采用TEM、金相显微镜、EBSD等分析手段,研究建筑结构用高强抗震耐火H型钢的微观组织对其强度、韧性及高温强度的影响。结果表明,在合理的化学成分设计前提下,不需要控轧控冷手段,热轧后试验钢获得空冷贝氏体和铁素体两相组织。观察600℃保温3小时后的组织发现,在铁素体内部有纳米级相间析出物存在,析出物的行间距约在24~34 nm之间。热轧建筑结构用高强抗震耐火H型钢的屈服强度≥500 MPa,延伸率≥22%,屈强比≤0.85,-20℃冲击功≥34 J,600℃保温3小时后屈服强度≥310 MPa。

原位合成核壳MC碳化物增强的M2高速钢

采用高能湿球磨M2高速钢粉末和钒铁合金,通过真空烧结制备了原位合成核壳MC碳化物增强的M2高速钢。研究了球磨后复合粉末的相组成、形貌与成分分布,分析了烧结显微组织随温度的演变,以及测试了烧结样品热处理前后的力学性能。结果表明:球磨后的粉末完全细化成片状和团聚状,内部均匀分布着V元素。在1180℃下经过超固相液相烧结,改性的M2钢烧结体基本全致密化(~99.2%的相对密度)。近球形MC碳化物和不规则形状M_(6)C碳化物弥散分布在烧结高速钢的基体中,烧结液相的扩散与凝固促进MC碳化物形成了核壳结构。通过热处理,烧结合金的基体晶粒和碳化物都得到了细化,弯曲强度达到3580 MPa,硬度达到HRC58,抗划伤性能得到显著增强。

超声表面冲击强化对316L不锈钢疲劳性能的影响

用超声冲击方法对试件表面进行改性,可以提高316L不锈钢性能。结合拉伸试验、高周疲劳试验、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射(X⁃Ray Diffraction,XRD)及能量色散谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS),测试了316及316L不锈钢的疲劳性能和断裂特性。结果表明,含碳量稍低的316L不锈钢拉伸强度及疲劳强度也略低;表面超声冲击强化可提高该奥氏体不锈钢抗拉强度约19.7%,但韧性会有所降低。316、316L、冲击处理后316L三组材料的疲劳极限分别为209 MPa、204 MPa、254 MPa,均为本身抗拉极限的35%左右,拟合公式S=-64+0.45σb;含碳量高的316,其S⁃N曲线数据归一性更好,试样无侧边裂缝。疲劳断面显示,裂纹源萌生于异质相或非金属夹杂,裂纹沿晶扩展,裂纹扩展区的速度波动也归因异质相。超声冲击后316L的裂纹扩展速度明显降低,断面的起伏更大,瞬断速度更快。

建筑钢材抽查中不合格项原因分析及预防措施——以山东省级监督抽检情况为例

为了解建筑钢材质量情况,探究发生原因和预防措施,本文统计了2021年至2023年山东省市场监督管理局组织开展的建筑钢材监督抽检(省级抽检)情况,分析发现共有23批次产品不合格,主要不合格项目为重量偏差、尺寸、金相组织、力学性能和化学成分。针对不合格项目对产品质量带来的影响和产生的原因进行分析研究,并从优化工艺过程控制、加强实验室能力建设、严格落实出厂检验、强化监督抽查、加强宣传引导等方面提出防控措施,对建筑钢材生产、销售和监管有一定的指导意义。

乙二胺四乙酸及其钠盐对钢渣砌块碳化性能的影响

利用加速钢渣的碳化制备建筑材料是一种有效资源化利用钢渣并吸附二氧化碳(CO_(2))的手段。然而,由于CO_(2)的传输和动力学限制,钢渣的碳化通常在高温、高压且纯CO_(2)浓度下进行。为减少加速碳化过程中的能源消耗,在常压和低CO_(2)浓度条件下对钢渣砌块进行加速碳化试验。在钢渣砌块中掺入乙二胺四乙酸(EDTA)及其钠盐乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、乙二胺四乙酸四钠(EDTA-4Na),通过抗压强度和固碳率评估钢渣砌块的碳化性能,并利用X射线衍射(XRD)与扫描电镜图(SEM)分析产物与微观形貌。结果表明,在钢渣砌块中掺入EDTA及其钠盐可提升碳化强度和固碳率,其中增益效果为EDTA-2Na>EDTA-4Na>EDTA。EDTA及其钠盐的掺入并不会改变碳化钢渣的产物种类,但会形成更多颗粒尺寸更小的方解石填充孔隙,使基体致密程度更高。研究结论可为钢渣的资源化利用提供参考。

高温后Q235钢材浸水冷却后的残余力学性能试验研究

对高温后Q235钢浸水冷却后的力学性能进行了试验研究。首先将试件分别加热到500、600、700、900℃以模拟不同温度的火灾,再将高温试件浸水冷却至常温,然后对试件进行拉伸试验,观察浸水冷却条件下Q235钢材的拉伸断裂特征,并获得其应力-应变关系曲线及主要残余力学性能参数。通过试验结果分析讨论了浸水冷却条件下,火灾温度对Q235钢材力学性能的影响规律。同时,基于已有研究成果,对高温后浸水冷却条件下Q235、Q345和Q355三种强度等级接近钢材的残余力学性能受火灾温度的影响情况进行了对比分析。最后,结合试验研究结果,建议了Q235钢在20~900℃浸水冷却后屈服强度、抗拉强度等力学性能参数随火灾温度变化的预测方程,为采用水灭火后Q235钢材的残余力学性能评估提供帮助。

钢筋力学性能检测探析

近年来,我国社会快速发展,城市化进程逐渐加快,对建筑工程的要求不断提高。钢筋是建筑施工中必不可少的材料,利用钢筋构建建筑的承力结构,所以钢筋的力学性能至关重要。市场上的钢筋质量参差不齐,检测单位要高度重视起来,对施工中所需的钢筋进行检测,判断其是否符合建筑施工的要求,满足人们生产生活的需求。本文首先对力学性能的定义进行阐述,再分析钢筋力学检测见证取样的问题、措施以及应注意的事项,最后对力学检测进行深入的探讨。

应变速率对建筑结构用钢高温热塑性的影响

高性能建筑用钢可有效提升材料力学性能,研究中对材料的高温热塑性进行了分析,选择通过热模拟和显微观察方式研究低合金高性能建筑结构用钢在不同应变速率下的变化情况。研究结果表明:在10-3s-1低应变速率下,充足的变形时间导致铁素体析出量更多,从而出现了塑性低谷;在10s-1应变速率下,塑性低谷随即消失,在1 000℃~1 200℃范围内,断面收缩率随温度提高而逐渐降低,热塑性变形得到明显改善。

建筑钢筋原材料检测技术分析

钢筋是现代建筑使用最为广泛的建筑原材料,对建筑工程的质量与安全有着决定性影响,因此,建筑钢筋原材料检测是一项十分重要的工作。该文通过介绍我国建筑钢筋原材料检测的基本内容及分析相关影响因素,提出相应质量控制措施。

超声滚压对45钢抗海水腐蚀性能的影响

为探究45钢的新型抗腐蚀方法,运用超声滚压表面强化技术对45钢棒料进行强化加工,并通过电化学实验、微观组织观察、表面形貌测试等多种方法进行对比,得出结论,当超声滚压工艺参数选取合适时,超声滚压可以在很大程度上提高45钢在海水中的抗腐蚀性能,降低腐蚀速率,为提高在海水中服役零件的抗腐蚀性提出了一种新的思路。

北京工人体育场高强度厚板钢低温焊接仿真与试验研究

针对北京工人体育场改造复建冬季现场低温环境下高强厚板复杂钢结构焊接作业难度大的问题,开展了-15℃低温环境Q460GJC厚板焊接接头温度场、显微组织、力学性能模拟和工艺试验研究。结果表明:预热温度为170℃时,焊接开始时,V形坡口斜面端温度比直端低,实测温度前三层焊接后温度比预热温度低,第6层焊接后温度趋于一致,略高于预热温度,实际温度比模拟温度略低20℃左右,均小于225℃的要求值;模拟焊接后,焊缝处的组织主要由铁素体、珠光体和贝氏体组成,铁素体占50%左右;通过显微组织观察,焊缝区主要是铁素体与珠光体,表层区主要是铁素体与球状珠光体,中心层区出现了板条状珠光体,热影响区组织为铁素体+贝氏体;显微硬度范围188~275HV,焊缝极限强度值在640MPa左右;通过对比模拟结果与实测结果,基于焊接热模拟及焊接冶金基础理论可有效实现高强钢厚板焊接组织性能预测分析。

钢筋腐蚀及防腐蚀应用综述

钢筋混凝土结构因具有坚固、耐久性强、防火性好、成本低等特点,在国内外土木工程中得到了广泛的应用。但钢筋混凝土在长期服役的过程中普遍出现了混凝土碳化和钢筋锈蚀等病害,导致钢筋混凝土结构的耐久性下降,建筑结构的安全性得不到保障。本文对近年来国内外钢筋腐蚀形态及防护方法进行了综合性分析,总结了钢筋腐蚀中氯离子腐蚀和碳化腐蚀的机理,对目前防钢筋腐蚀领域的研究现状进行了系统性阐述,为今后钢筋混凝土防腐蚀研究提供参考和建议。