不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点试验研究

不锈钢复合钢材是一种成本低、强度高、耐腐蚀性能优异的高性能钢材,其在对耐腐蚀要求高的工程结构应用中尤其具有竞争力。该文旨在通过试验,研究不锈钢复合钢材焊接方管T形节点在静力和低周往复荷载作用下的力学性能,设计、制作了4个管节点试件并完成了加载,基于试验结果重点研究了各管节点试件的试验过程、破坏模式、荷载-位移响应和应变发展等;按中国规范GB 50017和欧洲规范EN 1993-1-8进行了节点承载力计算,并与试验值进行了对比。研究结果表明,对于支管承受轴向压力的管节点试件,以主管上表面塑性破坏为主;对于支管承受水平低周往复荷载的管节点试件,以主管上表面塑性变形和主管与支管之间连接焊缝断裂破坏为主;当管节点破坏模式符合现行规范GB 50017和EN 1993-1-8中规定时,相关承载力计算公式仍适用于此类不锈钢复合钢材焊接方管T形管节点的设计计算。

不同复合比下不锈钢复合钢材循环本构模型研究

为研究不同复合比下不锈钢复合钢材在地震循环往复荷载作用下的力学特性,开展 23 个 3+3mm 厚316L+Q235B 不锈钢复合钢材试件的单调拉、压和 15 种不同循环加载制度下的试验。根据试验结果,分析该类复合钢材的单调性能、滞回性能以及宏观和微观破坏形态;基于 Ramberg-Osgood 三参数模型拟合循环骨架曲线,并讨论其与单调荷载下的力学性能区别;基于 Chaboche 模型标定该不锈钢复合钢材的本构模型参数,并采用数值模型对其他循环加载制度下的力学响应进行模拟;最后与 3+5mm 厚 316L+Q235B 不锈钢复合钢材在循环骨架曲线、循环本构关系及滞回曲线方面进行对比,分析复合比的影响。试验结果与分析表明:该种复合比的不锈钢复合钢材在循环荷载下仍表现出明显的循环强化作用和混合强化(等向强化和随动强化)特征;滞回曲线饱满;随着循环周次的增加,卸载刚度和再加载曲线的初始刚度出现明显退化;Ramberg-Osgood 模型可以较好地对其循环骨架曲线进行拟合;文章提出的循环本构模型能够准确模拟该复合比不锈钢复合钢材循环往复荷载作用下的力学响应;该复合钢材与 3+5mm 厚 316L+Q235B 不锈钢复合钢材在循环荷载下的具体力学指标存在明显区别。研究成果为提出双金属复合钢材的统一循环本构模型提供重要基础。

不锈钢复合钢材钢结构研究进展

不锈钢复合钢材兼具不锈钢优良的耐腐蚀性能和传统结构钢材的高强度、低成本特点,应用于钢结构工程中具有综合力学性能更优、施工简单周期更短、设计使用年限更长、全生命周期成本更低、综合社会效益更高等显著优势,尤其适用于对耐腐蚀性要求较高的工程结构。目前不锈钢复合钢材已在高层建筑幕墙和铁路钢桥面板中得到了成功应用,为了继续推广其在结构工程领域中的应用发展,亟需加强从相关基础力学性能和关键应用技术角度进行的研究与讨论。详细介绍了不锈钢复合钢材的生产制造和工程应用等产业基础,并对国内外学者针对不锈钢复合钢材在材料和构件层面力学性能开展的研究进展进行了全面综述,包括材料的拉伸性能、冷弯性能、高温性能、断裂与疲劳性能、滞回性能、动态力学性能、耐腐蚀性能、界面性能等基本力学性能和构件的稳定性能、残余应力、焊接接头性能、缺陷修复以及有限元模型的相关研究。该文可为进一步在结构工程领域开展不锈钢复合钢材的相关研究、设计与应用实践提供参考。

不锈钢复合钢材及其焊接接头耐腐蚀性能试验研究

为研究不锈钢复合钢材及其焊接接头在海洋大气环境中的耐腐蚀性能,分析复合钢板复层、基层、焊缝以及复合界面的腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物,对4组共97个试件进行了盐溶液周浸试验,模拟大气腐蚀环境中浸润、潮湿、干燥的表面状态,并通过高温、高湿、高氯离子浓度特征模拟热带海洋环境中加速腐蚀的效果.试验采用腐蚀失重法评测试件的腐蚀速率,并采用扫描电子显微镜、能谱仪和表面形貌仪等设备对试件表面的宏观和微观腐蚀形貌以及锈层成分进行观测分析.试验结果表明,在海洋大气腐蚀环境中,不锈钢复合钢板的复层及焊缝处基本保持原状,而基层碳钢的腐蚀现象较明显,并且因为电偶腐蚀的存在导致碳钢的腐蚀加速.此外,表面粗糙度也在一定程度上影响了基层碳钢的腐蚀速率.本研究为不锈钢复合钢材在海洋大气环境下的暴露试验提供了数据支撑,并为其海洋工程应用提供了耐腐蚀性能方面的参考.

不锈钢复合钢材焊接圆管截面残余应力试验研究

为测量不锈钢复合钢材焊接圆管试件内外侧的残余应力分布及数值大小,采用分割法对3个试件进行试验。结果表明:由于不锈钢复合钢材的双金属层,圆管内外侧的残余应力分布差异显著;焊缝附近区域主要为残余拉应力,其他区域外侧残余应力总体为拉应力而内侧总体为残余压应力;内外侧残余应力从焊缝起始的半圆周内,总体呈现出拉-压-拉-压的分布特征,且分布区域(角度)较为固定。基于试验结果,提出了适用于本文测量截面尺寸范围(直径为150~300 mm,厚度为6 mm)的残余应力简化模型和分层模型,前者忽略厚度方向上残余应力的差异,后者则考虑内外侧两层材料的残余应力差异,两个模型均与测量结果吻合良好,能够反映该类焊接圆管截面的残余应力分布特征和数值大小。此外,通过在不锈钢复合钢材焊接圆钢管柱的有限元模型中分别考虑所提出的这两个残余应力分布模型,进行了一系列的整体稳定性算例分析,验证了分布模型在钢柱稳定性能分析中的适用性和准确性,两个模型均能应用于后续相关构件稳定性能的研究。