点蚀效应下超强钢丝疲劳损伤演化及寿命预测

主缆作为悬索桥不可更换的关键承重构件,其钢丝的疲劳寿命将直接影响桥梁的安全性和耐久性。由于主缆通常暴露于侵蚀环境中,往往会产生不同形式的腐蚀效应,其中点蚀是一种破坏力强且十分典型的腐蚀损伤,通常会成为疲劳裂纹萌生的初始点,从而显著降低构件的疲劳寿命。为研究点蚀效应对超高强钢丝疲劳性能的影响,采用能反映腐蚀电化学机理的元胞自动机模型模拟点蚀复杂形成过程,并基于盐雾试验标定演化参数,获得超高强钢丝的表面点蚀坑模型;在ABAQUS中开发基于连续损伤力学的UMAT子程序,实现腐蚀钢丝的疲劳损伤演化与寿命预测,揭示腐蚀程度、蚀坑形状参数对超高强钢丝的损伤演化规律和疲劳寿命的影响。结果表明:采用元胞自动机方法能够准确模拟钢丝点蚀过程,生成的模型可以很好地展现真实的蚀坑形态和特征;在蚀坑处最早出现损伤,前中期损伤速率较慢,后期发展迅速;随着疲劳荷载的加载,蚀坑处会发生应力重分布现象,蚀坑底部的应力逐渐降低,周边应力反而增加;在元胞自动机中以质量损失率表征钢丝腐蚀程度,当钢丝的质量损失率从0.1%增加到0.25%时,其疲劳寿命减少约36.8%;点蚀坑的深宽比越大,形状越尖锐,钢丝越容易发生疲劳破坏。研究结果可为腐蚀环境下超高强钢丝的疲劳寿命评估和提高桥梁的耐久性提供参考。

适用于超高强钢丝缆索的新型主缆锚具设计研究

随着悬索桥跨径的增大,主缆钢丝的强度等级不断提高,对锚具的合理设计也提出了更高的要求。本文对主缆锚具的现有设计方法进行了介绍。基于2200 MPa级超高强钢丝缆索,对主缆锚具的材料、结构形式与外形尺寸开展初步设计,提出了新型主缆锚具的设计方案。采用有限元方法建立锚具的精细有限元模型,对设计方案的受力性能进行了数值模拟与参数分析。结果表明新型主缆锚具受力合理,设计方案可行,锚具壁厚、摩擦系数对锚具应力水平的影响最为明显,并据此提出了锚具的建议优化设计方向。

超高强钢丝锌铝合金镀层腐蚀的元胞自动机模拟方法

根据锌铝合金镀层的电化学腐蚀原理,结合锌铝合金镀层微观组织试验、镀层均匀性试验、中性盐雾腐蚀试验数据,建立适用于锌铝合金镀层的二维腐蚀元胞自动机模型,模拟锌铝合金镀层的腐蚀演化过程,分析镀层金属氧化反应、水化反应、水化物溶解反应和镀层不均匀性对腐蚀过程的影响规律.研究结果表明,二维腐蚀元胞自动机模型能够准确模拟锌铝合金镀层的腐蚀演化过程;在镀层腐蚀过程中,金属的氧化反应起主导作用,金属的水化反应和金属水化物的溶解反应是次要因素;同一时刻,氧化概率大小与单位面积金属腐蚀量呈非线性正比关系,溶解概率大小与单位面积金属腐蚀量呈非线性正比关系,水化概率大小与单位面积金属腐蚀量呈反比关系;镀层金属含量的不均匀分布对镀层腐蚀演化过程影响较小,镀层厚度的不均匀性会导致局部区域铁基体过早发生腐蚀,引起蚀坑的出现.

混凝土强度对中强螺旋肋钢丝预应力空心板延性的影响

运用受弯构件全过程数值分析计算程序,在预应力混凝土空心板截面尺寸及荷载形式相同,配筋率、跨高比、张拉控制应力、钢筋强度等参数不变的情况下,改变混凝土强度,对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,即采用数值分析方法,探讨了混凝土强度对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性的影响。

配筋率对中强螺旋肋钢丝预应力空心板延性的影响

运用受弯构件全过程数值分析计算程序,在预应力混凝土空心板截面尺寸及荷载形式相同,混凝土强度、跨高比、张拉控制应力、钢筋强度等参数不变的情况下,改变螺旋肋钢丝的配筋率,对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,即采用计算机模拟试验的方法,探讨了配筋率对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性的影响。试验证明,随着配筋率ρ的增大,破坏时的挠跨比fu/l0呈下降趋势,fu/l0与ρ大致呈线性关系;标准荷载下挠跨比kf/l0呈下降趋势,fk/l0与ρ大致呈线性关系;开裂弯矩与设计弯矩的比值Mcr/Md增大,Mcr/Md与ρ大致呈线性关系。

钢筋强度对中强螺旋肋钢丝预应力空心板延性的影响

采用数值分析方法,运用构件受弯全过程数值分析计算程序,在预应力混凝土空心板截面尺寸及荷载形式相同,配筋率、跨高比、张拉控制应力、混凝土强度等参数不变的情况下,改变钢筋强度,对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,探讨了钢筋强度对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性的影响。

中强钢丝先张法予应力混凝土板斜截面抗裂强度与正截面抗弯强度关系的分析

近几年研制的中强钢丝是一种强度较高、塑性较好的新钢种。但钢丝表面光滑,与混凝土的粘结力低。用于先张法予应力混凝土构件,则当支座附近的斜裂缝一旦形成,构件将会因锚固不足而提前破坏。本文通过对中强钢丝先张法予应力混凝土板强度极限状态下斜截面抗裂强度与正截面抗弯强度关系的分析,提出用限制板跨高比的方法来防止上述锚固破坏的产生,供设计人员参考。

中强螺旋肋钢丝预应力空心板受力性能的数值分析

为了探讨中强螺旋肋钢丝预应力空心板的受力性能,在以往试验研究的基础上,编制了非线性全过程数值分析程序.运用该程序分析了175块不同跨高比、配筋率和张拉控制应力的空心板,得出了挠度跨度比与以上三因素的回归方程,相对误差在5%以内,进而得出了以延性破坏为目标的张拉控制应力的取值 数值分析结果与试验结果符合较好.

矿井提升机用提升钢丝绳的微动磨损行为研究

以 6× 19点接触式提升钢丝绳为研究对象 ,将钢丝绳中钢丝的微动损伤过程进行实验室模型化 ,设计制造了钢丝微动磨损试验机 ,并对钢丝试样的微动磨损行为进行了实验研究 ,考察了载荷、循环次数和振幅等对钢丝试样磨损深度的影响 .结果表明 ,钢丝试样的微动磨损深度随载荷、循环次数和振幅的增大而增大 ,在不同磨损工况下钢丝试样磨损率不同 .对钢丝试样的磨损表面形貌进行观察分析发现 ,在微动磨损过程中磨损机制随着微动试验条件而变化 。

钢丝绳抽油系统的行为预测

对钢丝绳连续抽油杆采油系统的行为预测技术进行了研究 ,指出在钢丝绳进行过预拉及锻打工艺处理后 ,该系统的行为预测可按有杆抽油系统的预测方法进行 .给出了该采油系统的行为预测模型 .通过实例分析 ,指出下部加重杆的配置原则是 :在确保下行程正常的前提下 ,尽可能采用大直径加重杆 ,以减少钢杆数量 ,提高作业效率 ;而且在这种情况下泵的超行程易于形成 ,在产量、节能及减小系统载荷等方面均处于较优工作状况 ;避免使用小杆径加重杆 。

跨高比对螺旋肋钢丝预应力空心板延性的影响

运用受弯构件全过程数值分析计算程序,在预应力混凝土空心板截面尺寸及荷载形式相同的情况下,对预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,即采用计算机模拟试验的方法,探讨了跨高比对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性影响的总体规律。

冷拔低合金钢丝松弛性能的试验研究

本文对三个冷拔低合金钢丝24MnTi、21MnSi、B20MnSi 在常温下的松弛性能进行了试验研究,为实用设计和编制规程提供了依据。

合理选用钢丝绳的安全系数防止起重机突然断绳

钢丝绳是起重机械最主要的零部件之一,在建筑行业起重机的吊运作业过程中,存在着起升机构钢丝绳突然被拉断的不正常情况。归纳起来,发生突然断绳有两种原因:（1）由超载引起;（2）由起升机构过卷扬造成。

超强蜘蛛丝

蜘蛛丝本身就比钢丝强韧。最近，一项新研究表明，如果把蜘蛛丝和某些金属（如铝、锌、钛）融合在一起，它将变得更加强韧。在自然界中，金属的确可以增加一些生物结构的强度，但这些结构本身就比较坚硬，如动物的刺。为了检验金属对柔软结构的作用，研究者选择了蜘蛛丝。研究者用高温水蒸气破坏了蜘蛛丝蛋白之间的相互作用，然后把蜘蛛丝放在铝、锌、钛的蒸汽中，部分金属原子就与蛋白连接在一起。研究者表示，天然蜘蛛丝对湿度和温度等环境条件非常敏感，但融合了金属的蜘蛛丝几乎不受环境影响。未来，也许蜘蛛侠应该带着新型蜘蛛丝行侠仗义了。

冷轧带肋钢筋生产及应用中存在的问题

分析冷轧带肋钢筋存在的问题，并通过冷轧带肋钢筋、低合金盘圆变形钢筋和中强钢筋（丝）三种钢筋（丝）规格、性能的比较。

张拉控制应力对预应力空心板延性的影响

采用数值分析方法,运用构件受弯全过程数值分析计算程序,在中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板截面尺寸及荷载形式相同,配筋率、跨高比、混凝土强度、钢筋强度等参数不变的情况下,改变张拉控制应力,对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,探讨了张拉控制应力对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性的影响。

中强螺旋肋钢丝预应力空心板的设计

中强螺旋肋钢丝是预制空心板中的预应力筋的理想替代品,采用中强螺旋肋钢丝的预应力空心板的受力性能好,安全储备大。本文结合现行规范、规程,提出了空心板的设计步骤及生产、结构性能检验等注意事项,供结构设计施工及预制构件厂的技术人员参考,为编制相应的标准图集提供参考。