海上风机叶根螺栓瞬态应力分析与可靠性优化

大兆瓦海上风电机组叶根螺栓螺纹副预紧载荷分布非均匀行为是诱发螺栓在高预紧状态下预紧力早期衰退的最主要原因之一。结合海上风机叶根螺栓的预紧工艺,文章从螺纹副载荷非均匀分布行为入手,提出了一种基于螺纹副载荷分布计算的螺纹参数匹配与连接工艺优化方法。首先,构建了参数驱动的螺纹副精细化有限元瞬态动力学模型,并对螺纹牙型角、螺距等特征进行了参数化建模,计算了采用拉伸法工艺预紧叶根螺栓过程中标准螺纹副受载历程与载荷分布状态;然后,搭建了基于拉伸法工艺预紧螺栓的试验系统,以螺栓预紧力瞬时衰减值为判据验证了螺纹副载荷分布行为有限元计算模型的有效性与精度。最后,以某型10 MW级风电机组用M36高强度螺栓为工程应用对象,基于叶根螺栓拉伸法预紧工艺下螺纹副载荷分布对其螺纹特征进行了参数化适配设计。结果表明:采用本文提出的方法,有效控制了拉伸法预紧螺栓过程中的预紧力损失,降低了螺牙的最大结构应力的同时改善了螺纹副的应力分布,有利于提高风电机组的运行可靠性。

钢结构工程用高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数影响因素试验分析

文中以钢结构工程为研究对象,从大六角头螺栓连接副的角度,对该螺栓在钢结构工程中的应用进行简单介绍,对大六角头螺栓连接副扭矩系数的影响因素进行试验,探究扭转扳手加载试验速度、高强螺栓磷化膜风化作用、螺栓表面螺纹以及检测环境对试验结果的影响,以供参考。

高强螺栓扭矩系数测量不确定度的评定与表示

本文介绍了用高强螺栓检测仪(YJZ-500)测定钢结构用高强度大六角头螺栓扭矩系数的试验方法,并对试验结果的测量不确定度进行了分析评定。

软岩破碎巷道大刚度二次支护稳定原理

从组成岩体的宏观和微观力学性质角度出发,分析了软岩、破碎巷道实施锚网喷二次支护后仍然破坏的原因和影响因素,应用软岩巷道支护理论,提出了一次锚网喷支护和二次料石碹支护的力学模型,分析了各自的力学特点,得出了锚喷网一次支护和大刚度高强度料石碹二次支护的支护方式,破碎、软岩巷道支护稳定原理为:一次支护让压,围岩体受力达到较低变形速率下的力学平衡,充分发挥围岩承载力,大刚度二次支护,减少巷道岩体偏应力,使巷道围岩切向应力相对降低,径向应力相对升高,促进围岩应力向稳定应力状态转化,优化了软岩巷道支护参数.通过在程村矿的软岩、破碎巷道采用二次支护实践,取得了良好的支护效果.

网架结构大直径螺栓球节点性能试验研究

近年来大直径高强度螺栓在网架结构螺栓球节点中的应用有增多的趋势。对由钢管、锥头、螺栓(M68～M90)、球体等组成的节点承载力进行试验研究,介绍了试验方法、评定准则、节点中各部件的受力性能、破坏特征等。研究表明钢管锥头是整个节点中的薄弱环节,容易沿径向开裂,强度明显低于钢管强度,壁厚不足、材料屈服强度偏低、锻造质量欠佳是锥头强度不足的原因;大多数螺栓承载力难以达到规定的检验要求;出现了球体孔内螺纹剪坏、螺栓被拔出的破坏现象。为了工程安全,网架结构大直径高强度螺栓球节点的设计和制造质量必须引起特别重视。

高强度螺栓钢的合金设计和性能

从强韧性、耐延迟断裂性和冷变形性三个方面介绍了高强度螺栓钢的设计思路和前期研究结果,并在此基础上设计出一种1500MPa级的高强度螺栓钢。研究结果表明,新钢种具有微细的显微组织和良好的强韧性配合,并且其缺口敏感性、冷变形性及耐延迟断裂性能均优于或等同于常用的12.9级高强度螺栓钢42CrMo,这表明新钢种有可能用作14.9级高强度螺栓钢。

汽车高强度螺栓的防松性能的影响因素研究

建立了螺纹联接拧紧力矩与松脱力矩的计算模型,得出拧紧力矩与松脱力矩计算的规律,粗牙螺栓的松脱力矩为拧紧力矩的80%,细牙螺栓的松脱力矩为拧紧力矩的85%。对螺栓防松性能的影响因素进行了理论分析,并通过横向振动试验验证了不同头部结构、弹簧垫圈、预紧力、表面处理等对螺栓防松性能的影响,结果表明:六角法兰螺栓的防松性能较好,弹簧垫圈在预紧力较小时具有一定的防松作用;在一定范围内,随着预紧力、摩擦系数增大,防松性能越好;粗牙螺栓的防松性能较细牙螺栓好。并且提出了部分高强度螺栓的使用建议。

钢柱脚大直径高强度预应力锚栓验收标准研究

中央电视台新台址工程主楼外框筒柱脚采用高强预应力锚栓,国内没有相应的规范和标准。该文对大直径高强度预应力锚栓验收标准进行了探讨与研究。

高强度锚杆支护技术及在大断面煤巷中的应用

在分析目前大断面煤巷锚杆支护存在问题的基础上,论述了对锚杆支护机理的新认识,开发了适合于大断面煤巷支护的高强度锚杆,并采用FLAC3D有限差分程序对不同锚杆支护参数巷道围岩应力场分布特征与规律进行了模拟分析。结果表明:预紧力是锚杆支护系统的决定性参数,增加锚杆预紧力能有效增大巷道围岩压应力场应力值及扩散范围;锚杆长度的选择应充分考虑锚杆预应力、巷道围岩破碎程度与可锚性;对于相同锚杆材料,直径越大强度越高,预应力扩散范围越大;锚杆垂直于岩面布置时,巷道围岩形成的压应力区分布更加均匀,锚杆预应力叠加效果更好。井下试验表明,高强度锚杆支护技术为大断面煤巷提供了有效的支护手段,巷道掘进期间两帮移近量25.0 mm,顶底板移近量16.6 mm,能有效控制围岩的强烈变形。

高温六角头螺栓毛坯热挤压成型模具设计

对高温六角头螺栓的热挤压成型工艺进行了分析,设计了合理的模具结构及成型工艺流程,通过实际生产完成了M64 mm×350 mm六角头螺栓毛坯的热挤压生产,提高了材料利用率,缩短了后续机加工时间,节约了加工成本。

氢气压缩机缸盖螺栓断裂失效分析

某石化公司氢气压缩机缸盖螺栓发生断裂,采用宏、微观断口分析、化学成分分析、金相检验以及力学性能测试等试验手段分析了该氢气压缩机缸盖螺栓的断裂原因。结果表明:断裂起源于螺杆与螺栓头部连接螺纹末端的应力集中处,由于应力集中,加之螺栓强度等级偏低,使螺栓在长期工作过程中的往复交变应力和扭转应力共同作用下发生了低应力高周疲劳断裂。

钢结构用高强度大六角螺栓楔负载试验抗拉强度的不确定度评定

通过对M20 mm的10.9级高强度大六角螺栓楔负载试验中抗拉强度不确定度的来源进行分析,确定了螺栓抗拉强度的影响因素,并对测量结果的不确定度进行评定。结果表明:螺栓楔负载试验过程中抗拉强度不确定度来源主要包括试验力值、螺栓基本中径和小径、拉伸速度和数值修约等;抗拉强度的不确定度报告为Rm=1114 MPa,Urel=2%(k=2)。

ML20MnTiB高强度冷镦钢线材的研制与开发

紧固件制造要求ML20MnTiB冷镦钢线材提高冷加工性能、淬透性和综合力学性能。安钢采用100t转炉--LF精炼--150mm×150mm连铸小方坯-高速线材生产线，研制开发出ML20MnTiB高强度冷镦钢线材，主要化学成分如下：w（C）为0．19％～0．22％，w（Si）为0．08％～0．20％，w（Mn）为1．40％～1．55％，w（Ti）为0．04％～0．06％，w（B）为0．0005％～0．0025％。冶炼过程中控制硼不被氧化和氮化，轧制过程中开轧温度为（950±30）℃；精轧温度为（870±20）℃；减定径温度为（830±20）℃，吐丝温度为（800±20）℃，入15辊道速度为12～18m／min。生产实践表明：产品综合性能稳定，各项技术指标达到用户制作10．9级高强度螺栓的要求。

大安山矿轴10下槽煤层回风巷道让压支护模拟与试验

大安山矿已经进入深部开采阶段,高应力、大变形巷道支护问题日益突显。为维护矿井深埋巷道稳定,引进高强让压锚杆支护技术控制深埋巷道大变形。根据轴10下槽煤层回风巷道实际情况,运用FLAC3D软件数值模拟高强锚杆和高强让压锚杆支护条件下围岩响应情况,并在现场展开让压支护技术试验。对比分析模拟与试验结果表明,数值仿真与现场实际较为一致,高强让压锚杆支护技术能够显著改善深埋巷道应力状态,有效控制深埋巷道大变形,保证矿井安全生产。

发动机底座高强度六角头螺栓断裂的失效分析

某紧固件厂生产的发动机底座用高强度发黑六角头螺栓在安装24h后发生了断裂,为了探明螺栓断裂的原因,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、直读光谱仪、硬度测试仪等对该螺栓的组织、硬度和化学成分进行分析。结果表明:失效螺栓的表面和心部硬度分别为518,434HV0.3,螺栓的组织为回火索氏体,宏观断口存在光亮区,微观呈"鸡爪状"形貌,螺纹根部沿晶裂纹不分叉,该特征表明螺栓断口是典型的氢脆断口;为避免类似情况再次发生,需要严格控制酸洗和热处理工艺,并对产品进行必要的去氢处理。

深部巷道高强全锚注一体化技术研究与应用

针对深部高应力软岩巷道受高构造应力挤压产生大变形失稳的难题,提出了高强全锚注全方位、大范围、深层次注浆加固围岩,实现高强中空锚杆(索)由端锚向全锚转化,同时固结围岩、提质增强,提高了围岩与支护结构体的耦合自承能力;平煤一矿三水平下延戊一上山采区回风上山试验段采用高强锚注材料、高性能中空锚杆(索)、高压注浆对围岩进行大范围、深层次锚注,并通过巷道表面位移、深部离层变形、破裂情况窥视等综合方法确定了高强锚注合理时机,实测两帮变形量小于10mm,顶板测点平均下沉变形量200mm左右,经简单修复即可实现巷道的长期稳定。

广州新客站大跨候车厅网架设计及 M100 超高强螺栓的应用

介绍了在大跨度高架候车厅屋盖设计中Ｍ１００超高强螺栓的首次应用，以及对相应螺栓球节点的特殊处理。大直径螺栓在工程中的成功应用，优化了结构设计，拓宽了网架的应用范围。

联合支护技术在软岩大硐室施工中的应用

鸡西矿业集团建设工程公司在荣华斜井一采区大断面绞车硐室软岩施工过程中,采用以高强度左旋无纵筋螺纹钢树脂锚杆为主的联合支护技术,改变了传统的支护方式,减少了工程量、缩短了施工工期、节约了成本、保证了安全,取得了显著的经济效益。

城市大跨双连拱隧道钻爆法施工关键技术研究

为了解决镇江市五凤口观音山隧道施工过程中遇到的明暗挖隧道转换结构的受力问题、钻爆法施工过程中大跨双连拱隧道中隔墙的动力响应问题、主洞初支钢架连接问题,采用数值模拟的方法对其进行研究,计算分析了转换结构的静力响应及中隔墙的动力响应,结果表明:1)明暗挖隧道之间采用墙型结构过渡,可以有效保证结构体系安全,避免变截面实施难度;2)中隔墙附近剪力杆的弯矩与剪力值最大,在施工中应当特别注意保证其施工质量;3)爆破荷载下,中隔墙测点的位移和加速度时程曲线在0值附近波动,经历4个变化阶段并随时间的推移其幅值逐渐衰减;4)最大主应力的波动变化总是由较大值瞬间衰减至0附近,两侧主洞均开挖位置的动力响应最大,仅开挖一侧主洞的位置次之,两侧主洞均未开挖位置的动力响应最小;5)取消中隔墙预埋钢板并调整为高强膨胀螺栓连接可以满足强度和便于施工2方面的要求。所得结论指出了大跨双连拱隧道在钻爆法施工过程中的关键控制点,可为国内外类似工程提供参考。

轮毂车轮高强度螺栓选材

轮毂车轮螺栓在服役过程中要求具有载荷承受较大,尺寸精度较高,外观质量较好等特点。轮毂车轮螺栓用钢必须有足够高的抗拉强度以及较高的疲劳抗力和冲击韧度,足够的塑性、韧性。介绍常用的ML15MnVB、ML20MnTiB,10B28钢的化学成分和轮毂车轮螺栓生产工艺。10B28钢热轧态组织为铁素体+珠光体,表面硬度为78～95 HRB,塑性较好,经740～760℃球化退火后,塑性进一步提高,变形率达80%～85%。ML15MnVB,ML20MnTiB,10B28钢冶炼过程中增加了铁水预处理,控制S,P质量分数小于0.020%,降低夹杂物含量;连铸时采用全程保护浇注、电磁搅拌;安装在线红外线动态外径检测仪和电磁涡流测量装置,有效保证冷镦钢的质量。对轮毂车轮螺栓用钢热处理工艺进行了优化。