高强度钢材低温力学性能试验研究与预测模型

在极地严寒地区工程中应用高强钢可节省用钢量,减少低温严酷环境下钢结构制作、运输和安装成本.为研究HG785高强钢在极地低温环境下的力学性能,对考虑2种厚度和5种低温环境的高强钢试样开展单轴拉伸试验.试验结果表明,极地低温环境下HG785高强钢的弹性模量、屈服强度和极限抗拉强度相较于其在25℃常温环境下有所提高,失效模式均为颈缩延性破坏并无脆断倾向.采用全子集法对试验结果进行回归分析,建立极地低温环境下高强钢力学性能指标预测模型,可指导高强钢在结构构件、节点与体系中的合理高效应用,为高强钢结构在极地低温地区服役与结构设计优化策略决策提供理论依据.

计算机辅助空间结构节点智能优化设计与3D打印

为解决空间结构节点拓扑优化与3D打印设计制造方法参数化程度低的问题,提出了一套完整的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)和计算机辅助制造(CAM)工作流,用于空间结构节点智能化拓扑优化设计、数值分析和3D打印制造。首先基于参数化平台Grasshopper建立空间结构节点的参数化一体化拓扑优化CAD程序,自动生成优化节点模型;利用Abaqus/CAE平台对优化节点进行有限元结构分析;通过Fusion 360的CAM模块完成3D打印设计仿真和生成制造文件。结合单层网壳和双层网架结构的节点实例,验证了提出的工作流的适用性。分析结果表明:智能生成的节点较传统形式节点更美观独特且具有轻质高强的特性,在相同受力工况下,优化节点的体积仅为传统空心球节点的40%~60%,其柔度、峰值位移和峰值应力等各项力学性能指标即可优于空心球节点;采用316L不锈钢材料,基于选区激光熔融3D打印工艺可实现该高性能节点的精密制造。