河钢集团金属材料研发进展及展望

伴随钢铁行业产能压缩,具有单一价值属性的传统结构性钢铁产品向更多价值属性的钢铁材料转型,是时代发展的客观要求。河钢集团有限公司积极适应这种变化,提出了由“钢铁向材料、制造向服务”转型升级,持续加强高端钢铁材料的研发力度,并取得了一定的成效。本文从汽车材料、家具材料、能源材料、建筑材料、航空航天材料、工程机械材料、石化装备材料、海洋工程材料、交通装备材料、钒钛材料、特种材料等11个方面,简要介绍了河钢在相关材料领域的技术创新、研发成果、性能优势及应用成效等方面的内容,并提出了河钢对钢铁材料的深度理解,及未来在钢铁材料研发领域的关注重点。

沥青路面磨耗指数与抗滑性能指数相关性研究

文中通过探究磨耗指数PWI和抗滑性能指数SRI间的内在联系,尝试用PWI代替SRI进行评价.使用洛杉矶磨耗仪制备不同磨耗程度的粗集料,并按照不同级配成型试件,测量各试件的构造深度和摆值,并计算其PWI与SRI.通过研究集料的磨耗程度与PWI及SRI的相关性进而分析PWI与SRI间的关系.结果表明:①随着粗集料磨耗程度的增加,PWI和SRI相应减小;②随着沥青混合料中粗集料含量增加,PWI相应增大,SRI相应减小;③PWI和SRI间存在较好的指数关系,拟合优度R 2在0.93以上,说明在计算PQI时可以用PWI替代常用的SRI.

柱塞泵用磁流体密封设计及优化

针对传统密封方式应用于往复密封存在磨损和泄漏的问题,以立式柱塞泵为研究对象,设计一种带有斯特密封的新型磁流体密封装置。利用有限元数值分析软件获得磁流体密封件间隙内磁感应强度分布,计算其理论耐压值,分析密封间隙、齿宽、齿高、槽宽等关键参数对密封压力值的影响,并运用响应曲面优化方法对其进行优化设计。结果表明:初设密封装置理论耐压值为0.483 MPa;密封压力值与密封间隙成反比,密封压力值随着齿宽、齿高、槽宽的增大先增大后减小。优化后各结构参数分别为密封间隙0.2 mm,齿宽0.627 mm,齿高1.01 mm,槽宽1.84 mm时,理论密封压力值为0.529 MPa,相比优化前提升了9.5%,且远高于实际应用密封压力值。

北部湾盆地复杂孔隙结构含砾砂岩低阻油层综合评价方法

南海西部海域北部湾盆地存在大量含砾砂岩低阻油层,其孔隙结构和流体分布复杂,由常规方法计算的地层含水饱和度偏高,导致束缚水、可动水和可动油难以有效区分,地层流体性质判别和储层含油饱和度评价存在困难。鉴于此,根据压汞、薄片等岩心化验分析资料,结合测井、录井特征,从内因和外因等多方面因素对含砾砂岩储层低阻成因展开分析。在储层分类的基础上,对低阻和高阻油层的岩电参数分别进行精细刻画,得到适用于不同微观孔隙结构的评价参数。同时,结合核磁共振测井开展基于“形态法”的变T 2截止值处理,与传统固定T 2截止值相比,所获成果能够有效评价束缚流体和可动流体含量,显著提高了地层流体分析的精度和低阻油层的测井解释符合率,进而形成一套含砾砂岩复杂孔隙结构低阻油层综合流体识别和储层评价方法。应用该评价方法,在北部湾盆地老井复查后发现大量低阻油层,证实该方法具有较强实用性和操作性。该研究对低渗、低阻等复杂孔隙结构储层流体识别和评价具有重要意义。

贴片电阻阻值变化分析

伴随贴片电阻在家电产品PCB板上大量应用,因贴片电阻发生的产品不良率也随之上升。在金属膜插脚电阻年代,电阻不良主要表现为烧糊、生锈、阻值变大,而贴片电阻不良现象之一反而是电阻值变小。通过设计PCB板环境可靠性试验,诱发PCB板不良,通过电性能分析进而锁定贴片电阻,然后通过电阻的构造观测,分析得出原因是贴片电阻在通电温湿度环境下内部发生银元素迁移,从而导致电阻值下降。

空间网格结构抗震分析中的阈值法理论

为建立空间网格结构振型遴选准则,总结了空间网格结构地震反应计算方法及其存在的问题,通过基本模型比较给出构件承剪型结构和构件轴力型结构的新概念,并指出质量参与系数法为仅适于构件承剪型结构截取振型的计算方法.针对空间网格结构的特点,从振型能量参与的角度,引入动力功参与系数和静力功参与系数的概念,并导出了相应的计算公式,得到了空间网格结构模态遴选的理论依据,提出一种基于振型能量遴选振型的新方法(阈值法).通过多高层和单层球面网壳算例分析,验证了质量参与系数法是阈值法的退化形式,同时证明,采用阈值法时,仅选取少数主要振型,就可求得网格结构满足设计精度要求的地震反应数值解.通过与时程法的对比,进一步说明了阈值法较高的计算效率.

基于实测样本值和Bayesian方法的服役结构抗力随机时变模型

分析了服役结构可靠性计算中的抗力随机时变性影响因子 ,研究了基于样本值的抗力概率特性的Bayesian方法。提出了基于检测的样本值的服役结构抗力的随机时变模型 ,可较为简便和有效地进行服役结构可靠度分析中的抗力估计。

基于均值分析的若干轮胎结构设计变量对滚动阻力的影响试验研究

选取胎面中心厚度(不包括花纹沟深度)—Tread Ga厚度、带束层材料、带束层角度等7个结构设计变量,通过试验研究了各变量对滚动阻力的影响。分析得出:带束层角度和带束层宽度对滚动阻力影响显著;增大带束层角度、增加A点厚度、减小Tread Ga厚度、减小带束层钢丝密度、减小带束层宽度、减小冠带层缠绕宽度、降低三角胶高度均有利于改善轮胎的滚动阻力。

虉草营养器官解剖结构与抗旱耐涝性及利用之间的关系

为了从显微结构上进一步探讨虉草(Phalaris arundinacea L.)的抗旱耐涝性及与利用的关系,于2011年采用常规石蜡切片技术,对其根、茎叶3种营养器官进行解剖观察。结果表明,虉草根的结构自外而内依次为表皮、皮层、维管束鞘、初生韧皮部和初生木质部;茎由表皮、基本组织和维管束构成;叶片内部结构可分为表皮、叶肉和叶脉3部分。根皮层大的细胞间隙和气腔,初生木质部的后生大导管和茎基本组织解体形成的髓腔都是虉草良好的通气组织,是其耐水淹的主要显微特征。茎、叶片角质化的表皮和叶表皮所含的丰富泡状细胞组是虉草具有抗旱性的主要解剖结构特征。叶肉细胞排列紧密且只有少量气孔分布于叶片下表皮,这样的结构可减少蒸腾;叶肉细胞富含叶绿体,增强光合作用,获得更多的同化产物,确保了植株在干旱条件下也有足够的光合产物来维持正常的生理活动。茎、叶维管束部分大量的木纤维起到支撑作用。虉草根的皮层和维管柱部分、茎的基本组织和维管束部分、叶的叶脉部分都含有大面积的厚壁细胞,厚壁细胞中含有丰富的粗纤维和木质素。丰富的粗纤维、木质素等成分则是虉草能成为新能源燃料植物的必备条件。

构造电阻率差比值法识别火山岩裂缝地层天然气层

在基岩电阻率较高的硬地层中,除去泥质、孔隙和其他矿物等因素的影响后,地层电阻率与致密围岩电阻率的差异就被认为是裂缝以及地层孔隙中储存的流体性质引起的。选择相同岩性含气储层与致密围岩层的电阻率值,利用数值反演的方法确定出计算含气层段消除裂缝以及孔隙中流体性质影响以后的地层真电阻率公式,定义地层真电阻率和深侧向电阻率的差值与地层深侧向电阻率的比值为构造电阻率差比值,该参数主要反映裂缝以及孔隙中的流体性质对电阻率降低幅度的影响。因此,利用差比值法可以识别火山岩裂缝地层的流体性质,进而制作油层、气层和水层的判别图版,并结合其他测井曲线、油藏动态资料以及气测信息综合识别火山岩裂缝地层天然气层。该方法在准噶尔盆地研究区火山岩天然气层的识别中取得了很好的应用效果,解释结论与试油结果基本吻合。

膨润土对固化淤泥土抗冻融性能的提升效应

为了研究膨润土对固化淤泥土抗冻融性能的提升效应,针对冻融循环过程中不同膨润土掺入量的固化淤泥土,开展了无侧限抗压强度试验、直接剪切试验等宏观试验,以及相应的电镜扫描分析等微细观分析和理论分析。膨润土能够有效的提高固化淤泥土的破坏应变、无侧限抗压强度、粘聚力和内摩擦角等指标,并且能够保证上述指标在冻融循环作用下不发生衰减。膨润土的掺入量,存在一个最优值:该值附近,膨润土对固化淤泥土抗冻融性能的提升效果最好。膨润土对固化淤泥土抗冻融性能的提升,通过内部结构稳定性的强化和冻融循环作用的弱化等双重作用而实现。膨润土的颗粒填充能够减小固化淤泥土的孔隙率,同时膨润土可以参与固化反应生成固化骨架,从而促进固化淤泥土内部结构稳定性的强化。膨润土的吸水作用可以减少参与冻融循环作用的自由水,同时膨润土的湿胀干缩作用可以部分抵消冻胀融缩效应,进而促冻融循环作用的弱化。

闭口型组合楼板纵向剪切承载性能的试验研究

为研究新型闭口型压型钢板Econdek65-675组合板的破坏、挠曲、端部滑移特性及纵向承载能力,根据欧洲规范对4对18块组合板进行试验而获得相关系数m,k。制作的18个试件分别为115 mm、150 mm、200 mm 3种厚度3组,每组由3块短板与3块长板组成。试验结果发现3组试件都发生明显的端部滑移,呈现过早的纵向剪切破坏。将试验结果与欧洲规范和美国规范进行对比,结果表明欧洲规范更为准确。同时,给出了该种组合板纵向承载力计算公式及相关曲线,并与类似的其他组合板进行对比,结果显示Econdek65-675组合板具有较可靠的组合效率。

ZnO-CuO掺杂对Mn-Co-O系NTC热敏电阻微观结构与电性能的影响

以Mn3O4和Co3O4为原料,ZnO和CuO为掺杂剂,采用固相反应法制备了Mn2.3Co3.7-x-yZnxCuyO(4x=0,0.03和0.06;y=0,0.05,0.08,0.10和0.20)单层片式NTC热敏电阻材料。研究了该材料的微观结构和电性能。结果表明:通过掺杂ZnO和CuO,可以制备低阻高B型Mn-Co-O系NTC热敏电阻材料。随着ZnO掺杂量的增加,其电阻率先减小后增大,B25/50值一直增大;而随着CuO掺杂量的增加,电阻率和B25/50值都迅速减小,同时部分Cu2O在晶界发生偏析。当x=0.03,y=0.05时,该材料具有较好的NTC特性:其ρ25为719.34Ω·cm,B25/50值为3954.9K。

高强混凝土框架柱的恢复力模型研究

根据108根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析和回归出试验柱的骨架曲线强化段水平投影长度、最大荷载与屈服荷载的比值和各刚度与剪跨比、轴压比、配箍特征值及总横截面面积与核心混凝土面积比值之间的关系。根据高强混凝土框架柱屈服时截面平衡条件推导出的屈服柱顶水平荷载和水平位移、按《混凝土结构设计规范》计算出的柱顶峰值水平荷载及有关试验回归公式确定出高强混凝土框架柱恢复力模型的骨架曲线及滞回曲线。研究表明:试验骨架曲线强化段在水平投影长度和屈服位移的比值与配箍特征值成正比,与轴压比、剪跨比和总横截面面积与核心混凝土面积比值成反比;试件的弹性刚度、强化刚度及退化刚度与轴压比和总横截面面积与核心混凝土面积比值成正比,与配箍特征值和剪跨比成反比;建议的恢复力模型考虑了多种影响因素,与试验结果相接近,且便于工程应用。

碾压混凝土坝的层面与影响

碾压混凝土坝的薄弱面是层面,层面质量取决于层面胶砂贯入阻力值和层面间隔时间。碾压混凝土浇筑应严格控制层面直接铺筑允许间隔时间,经过多个工程试验数据分析,层面允许间隔时间是由现场实测层面胶砂贯入阻力值为5MPa所对应的历时决定的。即使按层面直接铺筑允许间隔时间浇筑的含层面碾压混凝土,层面对碾压混凝土各项性能降低的影响也是不可忽视的。碾压混凝土坝结构应力安全度评估一定要考虑层面影响系数。

关于坝体混凝土的强度分级、结构抗力标准值及其分项系数

坝体混凝土的强度分级、结构抗力标准值及其分项系数等参数是混凝土坝设计规范中的重要参数,针对目前各有关规范之间对这些参数存在诸多与国家标准《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》不相一致之处,本文指出:在对坝工混凝土强度分级中,由标号R(kg/cm2)改为以等级C(N/mm2)表示后,最近的重力坝和拱坝设计规范中又采用按Cd(N/mm2)和C90(MPa)分级,显然有违与国际标准保持一致及与其它有关规范相协调的初衷;对修编中的拱坝设计规范中,不能以坝体混凝土湿筛试件替代承载能力极限状态方程中的结构抗力的材料性能标准值;在从单一安全系数套改分项系数时,不能改变结构抗力的分项系数γm和结构系数γd的内涵,并将两者混淆。最后,为使这些参数与与国家标准《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》相协调,提出了相应修改建议。

基于概率密度演化方法的随机MSCSS抗震可靠性分析

基于概率密度演化理论,结合等价极值事件的基本思想,对随机巨子型有控结构体系MSCSS(Mega-Sub Controlled Structural System)进行了随机地震激励下的可靠度分析,求得MSCSS在复杂失效准则下的可靠度,并与巨型框架结构的可靠度进行对比。结果表明,利用等价极值事件所求得的复杂失效准则下的两种结构的抗震可靠度均低于结构某一层失效的可靠度,与结构的最弱链可靠度并不相同;在随机罕遇地震作用下,MSCSS的抗震可靠度明显高于巨型框架结构,相比之下,MSCSS更为安全可靠。

机械结构因素对谐振腔无载Q值的影响分析

分析了谐振腔不同组件表面、组件间接缝机械结构因素对无载Q值的影响。以表面射频有效电导率、接缝集中接触阻抗为中间电参量建立了机械结构因素影响无载Q值的层次化关系模型,通过仿真分析找出了关键结构因素,得到了表面射频有效电导率、接缝集中接触阻抗对无载Q值的影响关系,给出了更加准确的包含多影响因素权重模型的无载Q值计算公式。

提高全钢结构的结构效率 实现钢结构的核心价值

首先,论述全钢结构的三大核心价值——最轻的结构、最短的工期和最好的延性;然后,阐述结构分类与创新;最后,对中、外大型全钢结构的结构效率进行了对比。说明全钢结构设计的关键是正确选择结构方案,方案选错,优化无用。

围护结构对建筑节能的影响

通常以稳定传热过程代替不稳定的传热过程，在工程上虽然是允许的，但并没有反映出围护结构与热耗的本质。论述了不同地区围护结构的热阻和节能率的关系，从而为建筑节能提出理论根据。以严寒地区保温房为例，给出采取的保温措施，由于热阻变大，增加了外墙内表面的热稳定性。改进外围护结构热工性能通常是利用新的保温材料并使其应用在围护结构中，工程实际证明，已取得了明显的效果。