带锚板预应力螺纹钢筋抗拔性能试验研究

目的为了探讨直径25 mm、强度等级PSB1080的带锚板预应力螺纹钢筋在有效锚固长150,200,250 mm的钢筋混凝土厚板或基础中拔出时的锚固性能,方法以有效锚固长度、套管有无、锚板宽度和构造钢筋数量为试验参数,对7个试件进行抗拔性能试验研究。研究试件的破坏特征,分析荷载-位移曲线、极限抗拔承载力、试件开裂荷载和荷载-应变曲线。结果结果表明:试件抗拔承载力随着锚固长度的增加而增加,当有效锚固长度为250 mm时,预应力螺纹钢筋均能达到屈服;混凝土开裂荷载随着有效锚固长度、锚板宽度和套管的增设而增加,构造钢筋数量对面层混凝土开裂荷载的影响并不明显;采用套管试件的面层混凝土开裂荷载比未采用套管试件提高了2.66倍;根据荷载-位移曲线可知,在锚板上增设构造钢筋可以防止带锚板预应力螺纹钢筋拔出时承载力急剧下降;基于试验结果和相关文献结果,对比锚固区混凝土锥体破坏试件的试验值与计算值可知,Nilforoush建议式和日本JSCE规范式9.2.11分别比试验值低19%和10%。结论增设套管可以有效提高开裂荷载;使用日本JSCE规范式9.2.11计算抗拔承载力更接近试验值。

基于Solidworks Simulation的调节螺杆螺纹有限元应力分析

压力机可以适应不同厚度的模具进行冲压,采用蜗轮蜗杆的运动来调节螺杆的旋合长度进而实现调节模高,连杆的螺纹受较大的载荷,现对螺纹的设计进行研究。采用有限元分析的方法模拟螺杆螺母的受力过程,通过软件运算分析得出应力云图,采用相同结构的螺纹,保持螺杆结构与尺寸不变,改变螺母结构成为阶梯螺母、锥形螺母,并进行结果对比,探讨螺母结构参数对应力集中、载荷分布不均等问题的影响。螺母结构为锥形螺母对应力集中、载荷分布不均等问题有所缓解,并且应力分布更加均匀,螺纹可靠性得到有效的提高。

滑动螺旋副螺纹牙根应力有限元分析

目前,滑动螺旋副螺纹牙根应力的分析计算仍然是基于材料力学悬臂梁理论和假设的计算方法,与精确解有较大的差距。本文利用有限元分析软件ANSYS9.0对5种型号梯形螺纹牙根应力进行了有限元分析,得出了正应力和切应力等值分布图。用数学工具软件MATLAB7.0分析了螺纹牙根应力随几何尺寸的变化规律。为滑动螺旋传动的精确设计及牙根应力的深入研究提供了有益的分析数据和方法。

高压对气井套管接头螺纹接触应力的影响研究

高温高压气井对螺纹密封性的要求要比油井更为严格。对于高压气井中的整个管柱,每一段处于不同的力学环境中,发生泄漏的可能性也不同,因此研究压力对气井套管接头螺纹接触应力的影响,对高压气井套管的合理使用尤为重要。利用弹塑性有限元分析方法,建立了API偏梯型螺纹套管接头的有限元模型,分析了气井压力对套管接头接触应力的影响,提供了研究压力对套管接头螺纹接触应力影响的方法。对于井口压力或井底压力超过34MPa的高压气井,应选用气密性良好的特殊螺纹接头,建议采用金属对金属的螺纹接头套管,以加强螺纹部位的连接强度和密封性能。

基于FEM的滑动螺旋副螺纹牙根应力计算及PDS仿真分析

目前,滑动螺旋副螺纹牙根应力的分析计算仍然是基于材料力学悬臂梁理论和假设的计算方法,与精确解有较大的差距。利用有限元分析软件ANSYS 10.0对5种型号梯形螺纹牙根应力进行了有限元分析,得出了等效正应力等值分布图。用数学工具软件MATLAB 7.0分析了螺纹牙根应力随几何尺寸的变化规律。借助于ANSYS10.0中的Monto-Carlo模拟方法对螺纹牙根应力进行了弯曲强度可靠性概率有限元计算。以最大弯曲等效正应力为随机输出参数,得出了最大等效正应力大于指定值的概率、随机响应结果相对于随机输入参数的灵敏度值、最大等效正应力柱状图、输出参数相对于最重要输入参数的散点图以及输入参数与输出参数之间的相关系数。

套管在对称载荷下其螺纹牙应力分布计算公式

不通过有限元方法进行数值计算,要现场测出井下套管接头螺纹牙的载荷分布情况是很难实现的。这里假定一个变形协调因子Ux,借助一个初始计算值f0来表示螺纹牙应力:f(x)=f0Ux;并采用有限元软件计算出不同对称载荷下的螺纹牙载荷分布规律;通过曲线拟合得到Ux表达式,求得螺纹牙的应力计算公式。为现场提供了一种直观、快捷、准确的计算方法,也为套管接头的研发、制造提供理论参考依据。研究结果表明:套管螺纹牙Ux在单一对称载荷作用下不随载荷大小改变而改变;在复合对称载荷作用下,Ux有少量波动。

带锚垫板的预埋预应力螺纹钢筋的弹性埋置长度计算

预埋预应力螺纹钢筋在桥梁预制盖梁反拉法施工中采用,因在钢筋锚固端配置锚垫板,锚固特点表现为黏结锚固和承压锚固的组合传力,这种组合传力锚固计算还缺乏合适方法。基于弹性半空间理论和平衡微分方程,通过锚垫板和钢筋之间的变形协调关系,推导了带锚垫板的预埋螺纹钢筋的锚固传力计算方法以及弹性埋置长度计算公式,并通过有限元进行了验证。参数分析表明,影响锚固性能的主要参数是拉拔荷载、钢筋直径和埋置长度,在对225种情况进行参数拟合后给出了弹性埋置长度的实用计算公式,方便工程设计参考。

预应力混凝土用螺纹钢筋失效分析

某高速路段施工现场预应力混凝土用螺纹钢筋在张拉过程中出现断裂,本文以断口试样为对象,借助扫描电镜、能谱仪和直读光谱仪等设备,通过一系列试验,研究其断裂原因。结果表明,该钢筋的断裂与材料缺陷、组织缺陷和表面缺陷有关。

预应力螺纹钢锚杆扭矩-预紧力转化试验研究

为有效提高预应力螺纹钢锚杆预紧力,降低锚杆断锚、失锚现象,对锚杆扭矩-预紧力转化关系及螺母装配过程中锚杆危险点进行理论分析,得出影响预紧力的因素以及锚杆断裂的原因;研发锚杆扭矩-预紧力转化测试工装,分别检测锚杆预紧过程中施加的总扭矩、螺纹副扭矩、托盘支承面扭矩;研发锚杆滚动式减摩垫片,通过理论分析及现场应用得出其扭矩-预紧力转化关系,降低托盘摩擦损耗对预紧力的影响;研发拉压分离型螺母,通过数值模拟和实验室试验得出其受力云图和扭矩-预紧力的转化关系,降低螺纹副变形、受力环境差对预紧力的影响。研究结果表明:滚动式减摩垫片,可降低螺母与托盘支承面的摩擦,提高扭矩-预紧力转化效率,预紧力提高2倍以上;应用拉压分离型螺母,将传统锚杆螺纹副拉压复合型的集中承载优化为拉压分离型的均布承载,显著缓和锚杆危险面和危险点的应力大小,实现螺纹副协调变形,降低断锚的现象发生。

预应力混凝土用螺纹钢筋LF炉精炼工艺实践

预应力混凝土用螺纹钢筋简称精轧螺纹钢筋,因具有高强度、高精度、施工便捷而著称,结合广阔的市场前景,石横特钢决定在二炼钢开发屈服强度不低于830 MPa的PSB830级精轧螺纹钢筋。由于该钢种属于高Si低Mn钢种,且Mn/Si低(0.44～0.80),不利于脱氧合金化操作及连铸浇铸,通过对LF炉精炼工艺的实践,不仅实现了化学成分的精准控制,钢材批次之间性能差异控制在30 MPa以内,而且钢水纯净度达到了目标要求,有效保证了连铸浇铸质量。

预应力精轧螺纹钢筋张拉力检测技术及其在水工渡槽施工中的应用

为保证预应力系统的施工质量,介绍了一种无损、可靠的精轧螺纹钢筋张拉力事后检测技术,并详述了其基本原理及检测流程.以黔中水利枢纽工程的渡槽施工为背景,对比了引入检测技术前后预应力精轧螺纹钢筋的张拉质量.结果表明:张拉力检测技术为解决预应力精轧螺纹钢筋的施工质量问题提供了一种直接、有效的手段,使预应力的张拉质量具备了可测性、可控性,有效地保证了预应力精轧螺纹钢筋张拉的施工质量.

滑动螺旋传动中螺牙应力和工作压力的研究

采用有限元方法研究螺旋压力机滑动螺旋副的设计中螺纹应力和工作压力 ,得到了不同材料的螺旋副螺牙应力和工作压力分布情况 ,认为应力集中正是引起结构破坏的主要因素。与用材料力学方法计算得到的结果相比较 ,找到了一种确定安全系数的简便方法 。

拱塔斜拉桥索塔锚固区应力分析

文章以某拱塔斜拉桥为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS对其索塔锚固区进行空间应力分析;通过索塔锚固区不同工况下的应力分析,总结了锚固区应力分布特性,并研究了锚固区应力在索力及预应力单独作用时沿高度方向的衰减情况,为相关设计给出了相应的建议。

高压高产气井测试管柱螺纹安全分析

目前,测试管柱力学研究主要集中在测试管柱受到内压、外压、轴力、扭矩、弯矩和黏滞摩阻等多种载荷变化下的屈曲变形,对用于连接测试管柱的螺纹及测试管柱发生变形时螺纹应力分布和强度分析不足。为此,采用有限元软件建立了测试管柱螺纹的有限元分析模型,对测试管柱接头螺纹进行受力分析,研究管柱螺纹应力随纵向载荷变化和有、无上扣扭矩对管柱螺纹应力和强度的影响。研究结果表明:测试管柱螺纹两端扣牙处等效应力较大,其中后端最后一扣的等效应力最大,而中部的扣牙受力相对较小;随着纵向载荷的不断增大,管柱螺纹处的应力幅值不断增大,在不同纵向载荷作用下,管柱内螺纹和外螺纹相互作用力均出现两头大、中间小的形态;有上扣扭矩时,测试管柱扣牙处的应力比无上扣扭矩时大,并且有上扣扭矩会增加后端扣牙的咬合力。所得结果可为测试管柱的安全分析提供理论支持。

灰铸铁螺纹孔的轴向承载能力分析

用有限元软件的接触非线性应力仿真功能,获得不同轴向力下灰铸铁和钢螺纹孔的应力仿真数据。灰铸铁和钢的弹性模量的较大差异使灰铸铁螺纹孔的应力状态得以改善,使用相同的钢螺栓并且螺纹孔的最大应力相同时,灰铸铁螺纹孔的静载轴向力比钢螺纹孔高19%以上。并提出用比许用应力相同的钢螺纹孔高19%的静载轴向力确定灰铸铁螺纹孔的静载轴向承载能力。

斜拉桥塔柱锚固区预应力损失研究

对斜拉桥塔柱锚固区的预应力精轧螺纹钢筋在锚固过程中因预应力筋回缩、锚具变形等因素产生的预应力损失进行了实测分析和计算公式的推导.假定正、反摩阻力相等,对考虑钢筋回缩时反摩阻作用下的第二类预应力损失进行推导,得出了合理的计算公式,算例计算结果与实测情况相当吻合.根据对实验现场的观察和对实验结果的分析,指出了预应力精轧螺纹钢筋的第二类预应力损失的材料影响因素.

基于非预应力锚杆的裂缝宽度论采用预应力锚杆的必要性及裂缝控制新方法

《建筑工程抗浮技术标准》(JGJ476-2019)第7.5.8条对不同抗浮设计等级锚杆锚固体裂缝提出了要求。本文通过对传统非预应力锚杆的裂缝宽度验算,阐述了非预应力锚杆的裂缝控制现状。介绍了PSB精轧螺纹钢预应力抗浮锚杆的工作原理,并在国家规范、标准对砂浆体轴心抗拉强度标准值f_(tk)无相关规定的情况下提出了裂缝控制新方法;抗浮设计等级为乙级时,f_(tk)取值按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)和《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)换算;安全等级为丙级的工程,裂缝宽度可通过控制钢筋应力实现。通过计算分析及工程实践,PSB精轧螺纹钢预应力抗浮锚杆工作原理及其裂缝控制方法完全能够满足《建筑工程抗浮技术标准》(JGJ476-2019)第7.5.8条相关要求,为今后工程起到很好的借鉴作用。

往复式压缩机活塞杆可靠性分析与参数化设计

为提高往复式压缩机的设计水平,基于VC++编程语言和Pro/E软件,开发了活塞杆的疲劳可靠性分析与参数化设计系统.根据弹性力学的变形协调原理,分析活塞杆的受力情况,找出"薄弱环节",并采用有限元法加以验证;根据几何尺寸、加工工艺、材料强度等设计参数的随机性,建立"薄弱环节"的极限状态方程,分析疲劳强度可靠度及对应的经济性,从而确定各种设计要素(尺寸、工艺、材料等信息),以实现参数化设计.结果表明,可靠性理论与参数化技术在工程实际中的综合应用具有良好的前景.

气体钻井预防钻具失效分析

气体钻井具有自身特点,气体钻井钻具受高速流体冲蚀作用,钻具磨损严重,空气锤反馈的冲击波使钻具接头螺纹容易断裂,气体钻井钻具频繁失效进而影响钻进速度,增加钻井成本。基于岩石力学和气固两项流理论,对气体钻井钻具受流体冲蚀进行分析,建立了环空混合物返速模型,实例计算回压对环空返速的影响。为避免钻具受高速流体冲蚀,应使环空混合物返速介于最小携岩速度和临界冲蚀速度之间。基于力学理论,提出增大井口回压的方法,推导出钻具接头螺纹在预紧力作用下的变形协调方程,应用有限元对钻具螺纹进行应力分析,找出钻具螺纹接头各螺纹牙载荷的分布规律,得出螺纹应力集中区,给出预防钻具失效提高螺纹强度的措施。