举高消防车臂架用BS700高强钢高温力学性能试验研究

高强钢BS700是70 m以上举高消防车臂架常用的结构钢,其高温力学性能决定了臂架近火服役时的结构安全。通过稳态拉伸法和恒温恒载单轴拉伸试验法对BS700钢在20~1000℃的高温力学性能进行测试,得到了不同温度下的力学性能参数及应力-应变关系曲线,并对其在300~500℃下的蠕变性能进行考察。结果表明:随着温度的升高,BS700钢的屈服强度和极限强度均逐渐降低,在500℃时近乎衰减了50%,600℃时只有室温下的30%,而当温度超过800℃时已不足10%;在400℃以内时,温度对BS700钢的断后伸长率影响不大,此后随着温度进一步升高,断后伸长率急剧增加。当温度为300~400℃、应力为380MPa时,BS700的最大蠕变应变不超过0.4%;而在500℃、相同应力条件下,最大蠕变应变达到10%。基于测定的试验数据,通过多项式拟合建立数学模型,描述了BS700高强钢高温力学性能参数随温度的变化规律,为设计70m以上举高消防车臂架的安全结构强度提供理论依据。

BS700高强钢臂架焊接工艺研究

结合生产实际,通过对BS700高强钢试件的焊接试验和BS700高强钢臂架的焊接实践,从焊接工艺方法、焊缝的外观检查、超声波检测、力学性能检测,以及BS700高强钢臂架焊接生产的焊接变形控制、焊后质量检测等多方面进行了阐述,提供了一种BS700高强钢臂架的焊接工艺方法,为同类产品的工艺实践提供参考。

BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素

为研究BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素,建立了能考虑初始几何缺陷和残余应力的非线性屈曲分析有限元模型,研究了残余应力、翼缘宽厚比、长细比等因素对构件稳定性的影响。研究发现,残余应力对长细比位于20~70的构件稳定系数有显著影响,翼缘宽厚比对构件稳定性有较大影响。随着翼缘宽厚比增加,构件屈曲模式由整体屈曲逐渐转变为局部屈曲。宽厚比小于30时,残余应力对构件稳定系数影响较大,最大值超过10%;宽厚比大于40时,残余应力对构件稳定系数影响较小,中等长细比构件对残余应力较为敏感。长细比对构件稳定性影响较大,随着长细比增大,所有构件稳定系数都降低。但长细比对不同翼缘宽厚比和截面边长比的构件稳定系数影响不尽相同,对于截面紧凑的构件(翼缘宽厚比、截面边长比较小)稳定系数影响较小。

Determination of continuous constitutive relationship of weld zone of high-strength steel rectangular welded tube

For QSTE700 high-strength steel rectangular welded tube,the mechanical properties of the weld zone vary with the distancefrom the centerline of the weld.Therefore,the accurate description of constitutive relationship of the weld zone is of greatsignificance for the study of formability of QSTE700 rectangular welded tube.Firstly,the mechanical properties of parentand mixed specimens containing weld zone and parent zone were obtained by uniaxial tensile test.And based on the micro-hardness test,the width and the microhardness distribution of the weld zone were determined.Secondly,by subdividingthe weld zone into several small areas,and combining with the rule of mixtures and nanoindentation test,the continuous functional relationships of strength coefficient K,hardening coeffecient n and elastic modulus E were obtained,and then,the continuous constitutive relationship of QSTE700 rectangular welded tube was established.Finally,the validity and reliability of the continuous constitutive relationship of welded tube were verified by nanoindentation fest and rotary drawbending of rectangular welded tubc.Besides,it was found that the finite element model of rotary draw bending of QSTE700 rectangular welded tube established by using the continuous constitutive relationship can well simulate the cross sectiondeformation and wall thickness variation.

焊接残余应力对BS700槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响研究

高强钢因其可降低结构用钢量和资源消耗,在越来越多的工程中得到了应用,但有关高强钢构件稳定性的研究还比较缺乏,而残余应力又是影响构件稳定性的重要因素。BS700高强钢(名义屈服强度为700 MPa)由于没有型钢,采用先把钢板冷弯成槽形截面构件,然后对焊形成箱形截面构件,而焊接会使构件截面产生残余应力,目前还比较缺乏有关焊接残余应力对BS700槽形对焊箱形截面构件稳定性影响方面的研究。为此对这一问题借助试验和数值分析的方法展开了研究,以期了解残余应力对BS700槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响。通过材料拉伸试验,得到了BS700高强钢材料的力学性能参数和构件开孔时的应力释放系数,运用盲孔法对BS700槽形对焊箱形截面构件中部截面的残余应力进行了测试,得到了其截面上相关点位的残余应力值,结合已有研究成果,提出了BS700槽形对焊箱形截面构件残余应力分布模式;借助有限元分析软件ANSYS利用其APDL可编程语言编写了可引入几何缺陷和残余应力的非线性屈曲分析模型,利用该模型对长细比分别为15、20、30、40、50、60、70、80、90、100,截面宽厚比分别为10、15、20、25、30、35、40、50共计68个构件区分有、无残余应力进行了非线性屈曲分析,研究了不同宽厚比和不同长细比条件下残余应力对BS700槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响。通过研究发现,在焊缝处及箱形截面弯角处存在残余拉应力,其余各处为残余压应力。焊缝处最大残余拉应力数值约为屈服强度的0.76,腹板中部位置的最大残余压应力数值约为屈服强度的0.14。在已有研究的基础上提出了折线型的残余应力分布模式,与试验结果对比吻合较好;残余应力对不同宽厚比条件下的构件稳定系数均有影响,总体趋势是随着宽厚比的增加,残余应力的影响逐渐减小,主要原因是在大宽厚比条件下构件呈现局部板件弹性屈曲的现象;残余应力对不同长细比条件下的构件稳定系数均有影响,但在长细比较小或较大时影响相对较小。在长细比位于20~70之间时,残余应力对构件稳定系数的影响较大。通过对比发生板件局部屈曲时的临界长细比发现,二者有重合之处,说明按照常用的等稳定性设计时,这些中等长细比范围内的构件对残余应力相对比较敏感,因此,在构件稳定性设计过程中,需注意这一影响因素。