不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

装配式轻钢框架-复合轻墙结构抗震性能试验研究

文中主要针对低周反复荷载作用下装配式轻钢框架-复合轻墙结构的力学特性进行了分析,并与常规轻型钢框架进力学特性进行了对比,深入探析粉煤灰层厚度对装配式轻钢框架-复合轻墙结构的抗震性能的影响。结果表明,与轻型钢框架相比,装配式轻钢框架-复合轻墙结构的破坏荷载提升85.5%,破坏刚度提升18.5%,累计耗散能提升83.2%;填充粉煤灰后,装配式轻钢框架-复合轻墙结构的破坏荷载18.5%,破坏刚度变化不大,累计耗散能提升28.6%。总体上,填充粉煤灰可增强装配式轻钢框架-复合轻墙结构的抗震性能。

建筑用高性能热轧钛-钢复合材料的力学性能研究

以钢板和钛板为原材料,经预处理、组胚、焊接、热轧等制备建筑用高性能热轧钛-钢复合材料。用万能试验机等设备测试不同变形量、不同钛含量、不同卷曲温度下该复合材料的抗拉强度、屈曲强度等力学性能。结果表明:变形量为30%时,热轧钛-钢复合材料的屈服强度、抗拉强度适宜,拉伸断口呈韧性断裂;钛的质量分数为0.6%时,复合材料的抗拉强度、屈曲强度均最高;卷曲温度为600℃时复合材料的力学性能最佳,继续升高卷曲温度,力学性能反而降低。

波纹钢厚度对复合结构损伤特性及抗爆性能的影响

为探究不同厚度波纹钢加固混凝土板的抗爆性能,采用FEM-SPH耦合方法建立接触爆炸荷载下波纹钢-混凝土板复合结构三维精细化数值仿真模型,对比分析爆炸试验模拟结果与试验结果;探究波纹钢厚度变化对复合结构动力响应、损伤演化特征及毁伤模式的影响,揭示复合结构中冲击波的传播机理,并对复合结构毁伤预测并评价。研究结果表明,波纹钢-混凝土板复合结构中混凝土板爆坑直径的模拟结果与试验结果高度吻合;复合结构中波纹钢跨中位移、峰值应力和应变随波纹钢厚度增加而减小,而能量吸收值随波纹钢厚度增加而增大;复合结构的损伤范围随波纹钢厚度增大逐渐缩小,其破坏模式为混凝土板的爆坑和贯穿破坏;预测公式可以很好地算出混凝土板爆坑直径和深度,复合结构抗爆性能随波纹钢厚度增加而提高。研究成果可为波纹钢-混凝土板复合结构在结构抗爆防护领域的应用提供理论基础。

两类新型钢板阻尼墙在高层钢结构住宅中的复合减震(振)应用研究

首先介绍了两类新型钢板阻尼墙技术(铅-黏滞复合阻尼墙和无屈曲钢板阻尼墙)。铅-黏滞复合阻尼墙由黏滞阻尼墙和铅阻尼器复合而成,主要用于解决高层钢结构的风振问题,其中黏滞阻尼墙用于提高舒适度性能,铅阻尼器用于减小风荷载下的层间位移角。无屈曲钢板阻尼墙则主要用于解决抗震问题,小震下其主要处于弹性状态,为结构提供抗侧刚度,中大震下则进入屈服状态消耗能量,使结构层间位移角满足规范要求。然后,基于上述两类阻尼墙技术,提出了适用于高层钢结构住宅的复合减震(振)设计方法。最后,通过在一幢高层钢结构住宅中采用上述两类新型阻尼墙技术,通过复合减震(振)设计,验证了两类阻尼墙技术对于减小高层钢结构风振和地震响应的有效性。

装甲钢/芳纶复合材料防爆轰波性能研究

利用防爆轰波模拟试验装置研究了由装甲钢和芳纶复合材料组成的不同复合结构对爆轰波的防护性能。结果表明,以装甲钢为面板的装甲钢/芳纶复合材料的复合结构的防爆轰波性能优于以芳纶复合材料为面板的芳纶复合材料/装甲钢复合结构;装甲钢/芳纶复合材料的防爆轰波性能优于装甲钢/装甲钢的防爆轰波性能。

装甲钢/芳纶复合材料抗爆震性能研究

采用圆形炸药设计了平面波发生器,研究了不同结构的装甲钢/芳纶复合材料对冲击波的衰减效果。试验结果表明,在装甲钢上加装纤维复合材料板可提高其抗爆震性能,当材料按照波阻抗减小的顺序进行排列时,可更有效衰减冲击波,具有多层结构的材料比双层结构材料的衰减效果更优。

空腔结构复合填充墙-钢框架抗侧力性能试验研究

通过空腔结构复合填充墙-钢框架和同尺寸纯钢框架的对比试验,分析了空腔结构复合填充墙-钢框架的抗侧力性能和滞回性能。研究结果证明空腔结构复合填充墙是一种理想的抗侧力体系,可用于多层或小高层钢结构住宅,作为结构的抗侧力构件。

钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构非线性地震反应分析

钢-纤维复合筋是一种耐腐蚀、具有稳定二次刚度等特性的新型结构材料。开展了钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的非线性地震反应研究工作,由复合筋的应力-应变本构关系出发,利用修正Gauss-Radau积分法推导了杆件单元柔度矩阵,并用于框架结构非线性时程响应分析。参考现行规范设计了一个8度区的普通钢筋混凝土多层框架结构和一个对比钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构,比较了两个结构在相同地震输入下结构自振周期变化率、非线性时程响应和杆端出铰时间和位置等抗震性能指标。结果表明:在多遇和罕遇地震动输入下,配置钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的最大弹塑性位移与层间转角等指标比普通钢筋的框架结构有所减小;在罕遇水准的地面运动输入下结构自振周期变化率小于RC框架结构,结构刚度退化和损伤程度更小;杆端出铰时间相对更晚、数量更少且更易形成梁铰塑性耗能机制。钢-玄武岩纤维复合筋可充分利用材料的强度,通过合理配置钢筋与玄武岩纤维的比例能够有效控制框架结构的塑性变形、减小结构残余位移,从而减小重力二阶效应对柱的不利影响,改善结构在大震下的性能,确保大震不倒的安全性能目标。

结构间隙对芳纶纤维增强复合装甲结构抗侵彻性能的影响

采用由5 mm厚的前置钢板、60 kg/m^2面密度的芳纶纤维增强复合材料层合板抗弹芯层、10 mm厚的后置钢板构成的夹芯式复合装甲结构,模拟舰船舷侧复合夹芯舱壁结构。根据面板与芯层间有无50 mm的间隙,将复合装甲结构分为无间隙式、后间隙式、前后间隙式3种结构型式。开展了复合装甲结构在质量40 g、最高初速约为1 630 m/s的高速圆柱体弹丸冲击下的抗侵彻性能实验,提出了钢质面板和芳纶纤维增强复合材料层合板芯层的破坏模式,研究了复合装甲结构的抗侵彻机理,对比分析了同一穿甲载荷冲击下3种复合装甲结构的抗弹性能。结果表明:前置面板的破坏模式主要为剪切冲塞;面板与芯层之间的间隙对芳纶纤维增强复合材料板的破坏模式及钢质背板的变形量影响较大、对前置面板影响较小;同一穿甲载荷冲击下,间距的存在有利于复合装甲结构综合抗侵彻性能的提高。

某渔政船钢铝结构连接方式研究

渔政船为了保证执法时的航速、续航力和自持力,采用铝合金上建减少空船重量显得尤为重要。铝合金与碳钢物理性质和熔点差别大,很难用传统的直接熔焊方式焊接。本文以渔政船为目标船型,采用层次分析法对其采用的“铝-铝-钢复合材料接头”作为焊接介质,并配合使用绝缘螺栓将铝钢连接的方式,探讨一种船舶铝钢结构船的连接解决方案。该方案可有效解决钢铝结构连接技术难题,提高连接效率,具有较好的经济效益。

钢模块-框架复合结构的蒙皮效应分析

模块建筑是一种新型的建筑结构体系,具有工业化程度高、施工绿色环保等优点,随着装配式建筑的大力发展,模块建筑得到了广泛的应用。一个完整的模块其四周墙体的蒙皮效应是不可忽略的,对某公寓实际工程中模块建筑的蒙皮效应进行研究,得出蒙皮效应在模块建筑中所发挥的刚度贡献,并采用等效的方式将其刚度贡献考虑在整体模型中进行分析,进而将钢模块-框架复合结构体系简化为纯模块体系。分析发现,模块建筑墙体的侧向刚度对结构有较大贡献,考虑蒙皮效应后,结构的总体位移和层间位移均有所减小,使结构用钢量得以降低并使结构得以简化。

钛-钢复合板聚合釜设备的研制

通过对某石化项目聚合釜的主体材料TA1+Q370R复合板的焊接性分析,探讨钛-钢复合板焊接时存在的问题,设计出适宜的焊接接头结构,同时合理进行选材与参数确定,保障正确规范的焊接工艺参数。从而编制出钛-钢复合板焊接工艺规程及检测方法和合格指标,在聚合釜的制造中予以实施且检测合格,成功地完成了设备的制造,为今后此类设备的制造提供了施焊参数和检测方法。

碳纤维-钢复合结构不同粘结界面对ΔKⅡ影响的仿真研究

为研究不同粘结界面对应力强度因子幅ΔKⅡ的影响,利用Abaqus有限元软件,基于粘聚区模型(CZM),建立碳纤维布(CFRP)-H型钢复合结构的有限元模型,采用四点弯加载,模拟了Ⅱ型断裂模式下三种粘结界面(刻槽/Kevlar、刻槽/Kevlar/多壁碳纳米管(MWCNT)和喷砂/MWCNT)的损伤情况,得到复合结构ΔKⅡ与Y向位移载荷的曲线。结果表明:仿真结果与理论结果一致,不同粘结界面的增强效果不同,界面粘结强度越高,ΔKⅡ值减小越明显,刻槽/Kevlar/MWCNT界面增强效果最佳,仿真结果为后续试验研究提供参考。

锆-钢复合板制压力容器的结构设计

采用锆-钢复合板制造压力容器,可以极大地降低成本,节约锆资源;还可以充分利用锆和钢各自的优点。锆和钢不能直接进行熔化焊接的特点,决定了锆-钢复合板制设备的结构不同于不锈钢或镍合金复合板制设备。本文通过实例就锆-钢复合板制压力容器的结构设计作了简单介绍。

锆-钢复合板制压力容器的结构设计

21世纪以来,我国压力容器设计和制作取得了突破性进展,出于经济和资源效益两方面的考虑,并在综合了锆和钢双方面的优点,我国提出锆-钢复合板制压力容器的理念。从锆的性质到对锆-钢复合板的制作以及对锆-钢复合板制压力容器的结构设计做出了较为详细的思考和分析。希望能够为锆-钢复合板制压力容器的使用提供一些建设性的意见和参考。

TA10-Q345R爆炸复合板的界面微观结构及力学性能

对TA10钛合金与Q345R钢进行爆炸焊接,并对复合板的界面微观结构及力学性能进行了分析测试。微观分析显示,复合板的结合界面为波状结合,界面两侧的金属均发生了不同程度的塑性变形;在结合界面处存在短距离的合金元素互扩散层,界面局部区域存在少量的Ti-Fe金属间化合物。力学性能测试表明,在结合界面处的显微硬度最高,随着与界面距离增大逐渐降低;复合板的拉伸断口整体呈现韧性断裂特征,少量脆性相的形成并未对其性能产生大的不利影响,能够满足工程结构对其力学性能的要求。

玻璃-双曲面穿孔铝板复合幕墙施工技术

结合工程实例,通过对玻璃-穿孔铝板幕墙进行深化设计,并应用异形钢结构龙骨施工技术、双曲面穿孔铝板幕墙连接技术、大曲率模块化铝板拼装技术,解决了施工中存在的双曲面穿孔铝板优化、钢结构龙骨定位焊接、多角度龙骨连接以及大曲率、斜向分格穿孔铝板定位拼接等难题,最终实现了复合幕墙的快速建造,取得了良好的社会效益和经济效益,可为类似工程提供参考。

锌—铝复合涂层在水工钢结构长效防腐中的应用技术

水工钢铁结构件在大气及水下环境中的腐蚀所造成的损失和破坏是巨大的。采用电弧和火焰喷涂在钢铁结构件表面喷涂一层或几层锌、铝或者锌－铝复合不作废支加上封闭技术，可以对钢铁基体起到长效１０－３０年以上）保护与防腐功能，本文简述了锌－铝复合涂层的防腐性能和特点，结合国内外有关现场考核实验数据和大量实例，较全面地介绍了热喷涂锌－铝复合涂层这一长效防腐技术及其广阔的应用前景。

钢-混凝土组合结构住宅建筑体系

天津建工集团应对我国住宅钢结构的发展需求,研发了钢一混凝土组合结构住宅建筑体系,该体系是建设部2002年科 技进步攻关项目之一。针对该体系,天津建工集团展开了一系列的研究和试验工作,本文主要介绍该体系的基本组成、 主要特点、试验研究、主要创新点和工程实践的情况。