T型钢连接方钢管柱-H型钢梁节点抗震性能分析

目的为了研究单边螺栓和T型钢连接的方钢管柱-H型钢梁节点的抗震特性,方法采用室内试验和数值模拟分析方法,对1∶2缩尺的边节点进行拟静力试验,并通过ABAQUS有限元软件进行数值模拟,综合分析边节点的滞回特性、承载力、刚度与耗能等力学特性。有限元分析变量为T型钢加肋、梁翼缘狗骨式和梁腹板开圆孔式。结果试验中,节点试件中连接件T型钢参与耗能且其变形最明显,梁、柱构件变形较小。塑性铰主要集中在连接构件T型钢上,T型钢腹板与翼缘交接处出现应力集中状态。试验弹性阶段,节点构件共同抵抗外部作用力。进入塑性阶段,节点损伤逐渐累积至T型钢,使T型钢最终产生塑性破坏而失效。有限元模拟中,T型钢加肋的形式对节点整体承载力影响最大,其中加3号肋的形式使节点承载力的增长量达到最大;梁翼缘狗骨式的形式对节点整体耗能能力影响最大,为44.01%。结论在T型钢上加肋板对节点的承载力和刚度提升较明显,对耗能能力影响不大;梁翼缘狗骨式和梁腹板开圆孔式均能提高节点的耗能能力,节点承载力和刚度基本不变;梁翼缘做狗骨式对节点抗震性能影响最显著。

热轧H型钢不同冷却方式的温度场研究及优化

轧后对H型钢进行控制冷却,既能提高强度,又可以节约能源。为了改善热轧H型钢轧后冷却温度场,采用有限元数值模拟不同控冷工艺下的热轧H型钢温度场,并通过差别冷却方式获得相对均匀的温度场。结果表明,针对性地对H型钢圆角加强冷却后,H型钢断面整体温度分布比较均匀,6 s冷却后,腹板和圆角的温差小于45℃。

焊接空心球连接H型钢Z字形螺栓节点静力性能研究

提出了一种新型焊接空心球连接H型钢Z字形螺栓节点(新型螺栓节点),该节点适用于全装配大跨度弦支穹顶结构体系上部网壳连接。该节点的弦杆采用热轧H型钢,方便栓接、施工便捷、制造能耗低,可以实现部品部件到体系的标准化。为了研究新型螺栓节点的静力性能,对该节点进行了轴压、轴拉、纯弯和压弯荷载工况下的有限元分析,研究了该节点在不同荷载工况下的破坏模式、承载力、刚度、延性等力学性能指标,对比分析了新型螺栓节点与焊接空心球连接H型钢焊接节点(焊接节点)的破坏模式和静力性能。研究表明,在轴压和压弯荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆局部屈曲和屈服,在轴拉荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆全截面屈服,在纯弯荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆局部屈曲。新型螺栓节点可以实现塑性铰远离焊缝和拼接区,符合“强连接,弱杆件”的设计要求。

HW300×300H型钢热力耦合模拟计算分析

以HW300×300为典型案例采用双线性硬化材料模型计算了H型钢变形过程中温度、应变、外形尺寸的变化,分析了轧制过程的变形特点。用全流程思维使用热力耦合计算方法进行计算,轧件变形温度使用过程温度,充分考虑了横断面温度不均匀的影响,计算结果更加接近真实情况,为工艺优化提供可靠依据。计算结果表明,由于不均变形导致H型钢腰部在三角区附近出现“颈缩”现象,翼缘端部的局部变形会导致翼缘宽度精度的变化,轧制变形功会转化为热能,导致轧件内部温度出现升高迹象。

热轧H型钢生产工艺技术

简述了H型钢的发展现状及H型钢的应用特点,从轧钢工艺方面介绍了小型、中型、大型H型钢国内比较常见的几种生产方法,包括全连续、半连续以及半连续往复穿梭轧制法,并通过国内主要型钢厂的实例,对几种轧制方法进行阐述。同时介绍了国内H型钢未来的发展趋势及新技术的应用。

不锈钢复合钢H形截面钢梁受剪承载性能

基于复合钢本构模型,明确了复合比β对不锈钢复合钢应力-应变性能的影响。通过试验结果的承载曲线和破坏模式验证了数值模拟方法的准确性,进而以β、腹板宽高比a/hw和腹板高厚比hw/tw为变量开展300个数值模型的参数分析,系统分析了各变量对不锈钢复合钢H形截面钢梁受剪承载曲线和极限承载力的影响。研究结果表明:随着β的增加,不锈钢复合钢应力-应变曲线中的屈服平台逐渐消失,复合钢应力-应变性能逐渐由碳钢转变为不锈钢。当β较小时,不锈钢复合钢应力-应变曲线存在明显的屈服平台,这削弱了复合钢的应变强化对H形截面钢梁受剪承载性能的有利影响。随着β的增加,不锈钢复合钢的非线性应变强化性能逐渐增强,导致H形截面钢梁的延性性能逐渐提高,强度性能逐渐降低。经过验证,既有的欧洲规范设计公式对不锈钢复合钢H形截面钢梁受剪极限承载力的预测过于保守。基于参数分析结果,建立了考虑β影响的腹板贡献系数计算方法。研究结论有助于推广不锈钢复合钢的工程应用。

碳纤维板加固H型钢梁抗剥离夹具研制及应用试验

外贴碳纤维板是钢梁抗弯加固的常用方法,但其端部易因界面应力集中导致剥离破坏,严重影响高性能材料的有效利用,特别是结构加固后的安全服役.为此开发出一种适用于H型钢梁的简易夹具——C形槽板夹,以加强碳纤维板的端部锚固.通过多根带夹碳纤维板加固梁的静力加载试验,验证了此夹具的可靠性,并考察了碳纤维板伸入剪跨段长度与剪跨段长度之比及锚固方式(纯粘、端锚和混锚)对加固效果的影响.研究发现端锚加固不同于纯粘,只要梁的控制截面仍在夹具之间,碳纤维板的极限应力、加固效果及利用效率均随其长度缩短而提高,当碳纤维板长度分别为600、750 mm时,前者极限应变和承载力比后者分别高27.3%和8.1%.由于钢梁表面处理质量较差,混锚加固梁均发生突然剥离,后期退化为端锚加固梁,因而相比端锚加固梁加固效果改善不大,需要提高表面处理质量再做类似研究.尽管如此,相比纯粘加固梁,混锚加固梁采用C形槽板夹后剥离破坏被延迟,抗弯性能大为改善.试验过程中还用压电阻抗法对界面剥离情况进行了检测,结果符合实际.

热轧H型钢万能轧机导卫系统研究

导卫装置的设计和使用是否恰当直接影响产品质量和轧机的生产能力。对长钢H型钢车间万能轧机导卫装配形式进行研究,在线探讨了UR-E-UF三台串联式轧机进出口腹板上下导卫装配要点。研究结果表明,该导卫装配形式可降低型钢车间非计划停机时间和工艺故障率,实现降本增效。

基于改进Yolov3的H型钢喷号识别系统研究

随着工业生产智能化程度不断提升,智能视频识别技术被逐渐广泛应用于工业生产中。针对马钢重型H型钢生产线精整区存在的工艺复杂、物料跟踪困难问题,提出一种在矫直机后用喷码机在钢坯上喷印批号、在堆垛区域人工检查台位置安装一套字符识别装置来识别批号并实现物料跟踪的方法。根据喷印字符相对较小且没有大小形态变化的特性,改进了Yolov3模型结构,设计5个不同尺度的卷积特征图,并与残差网络中相应尺度的特征图进行融合,形成最终的特征金字塔执行字符识别任务。试验结果表明,该方法的识别准确率能达到99.5%以上,可在工程上进行应用。

控轧控冷工艺对Q235B热轧H型钢氧化铁皮特征及剥离性能的影响

对Q235B热轧坯料进行了实验室模拟轧制和弯折矫直试验。结合SEM、XRD等试验手段,研究了控轧控冷工艺参数对Q235B热轧H型钢氧化铁皮特征及其剥离性能的影响规律。结果表明:在其他轧制工艺参数相同的条件下,随着终轧温度的升高,氧化铁皮的厚度呈增加趋势,FeO相比率增加,Fe_(3)O_(4)相比率降低。随着冷却速度的提高,氧化皮的厚度呈减小趋势,FeO相比率增加,Fe_(3)O_(4)相比率降低。随着Fe_(3)O_(4)相比率增加,FeO相比率降低,氧化皮从大块剥离向小块剥离再向细粉状剥离过渡。

大跨径拼装H型钢叠合梁桥孔群制作精度控制技术

大跨径拼装H型钢叠合梁桥成为桥梁建设中的一种新型结构体系。通过拼装连接形成整体梁体,具有结构坚固、施工便捷、体积小、重量轻、拼装快、使用寿命长等优点,被广泛应用于各类公路、铁路、城市轨道交通等工程。然而,由于受产品制造精度和现场施工精度的限制,大跨径拼装H型钢叠合梁桥整体制作的精度往往无法满足设计要求。因此,为了提高该结构体系的制作精度,从桥孔群的制作精度控制方面入手,对其精度控制技术进行了研究和分析。

降低H型钢轧辊辊耗的技术研究

轧辊辊耗是H型钢成本控制的重要指标,轧辊和钢坯直接接触,辊耗消耗巨大,因而研究降低辊耗的方法对H型钢生产有重大意义。主要通过对H型钢开坯机轧辊、万能轧机水平辊环、万能轧机水平辊辊轴、轧边机轧辊、万能轧机立辊和矫直辊进行了一系列工艺技术改进,达到了降低辊耗的目的。

H形钢梁弯曲滞回性能研究与数值模拟优化

为完善H形钢梁在纯弯曲荷载作用下的滞回性能的研究,对2类截面的H形钢梁增加一个多周滞回加载制度下的拟静力试验。此加载制度下的目标耗能量与此试件等幅升幅加载制度下达到峰值荷载时的总耗能量相等,因此对该试件的破坏模式、累积损伤和耗能规律进行分析,验证了原设想中存在的不影响滞回耗能的阈值低于0.02 rad。同时进行了有限元对比分析,对此试验已有模型进行了精细化处理。有限元分析中利用热塑性方法模拟了试件焊接残余应力的变化过程,从而在模型加载过程中引入残余应力的影响,使试件的初始刚度、翼缘局部屈曲发生的时刻、极限荷载后刚度退化有显著改善。

建筑钢结构用热轧H型钢与焊接H型钢的应用现状及展望

我国钢结构用钢材以板材为主,热轧H型钢(RH)在钢结构上的应用增长缓慢,其中热轧H型钢用量仅占H型钢总量的15%,占比偏低,其余为焊接H型钢。文章从焊接H型钢(BH)与热轧H型钢(RH)的规格、种类、生产工艺、残余应力、R角处组织、优劣势及未来发展趋势等几方面进行对比分析,并提出热轧H型钢在建筑钢结构上应用瓶颈的几点对策。

基于伺服系统H型钢贴标机械手的设计与应用

提出了一种基于西门子V90伺服系统的双轴贴标机械手控制方案,实现了在H型钢生产线中的应用。主要阐述了贴标机械手的网络布局、硬件选型、软件设置、工艺流程等关键功能的实现方法,该贴标机械手在无人干预的情况下可实现高效稳定的运行。

H形钢梁腹板开洞的有限元分析与研究

通过H形钢梁腹板开洞的有限元分析,研究了开洞、补强加劲板厚度、长度和半刚性连接对钢梁的承载力和变形能力的影响。结果表明:腹板开洞后,钢梁承载力和刚度显著减小,极限状态为空腹破坏;采用井字形加劲肋补强效果较显著,有效减小了洞口区域的应力集中,提升了结构的承载能力;钢梁承载力随加劲板厚和伸长边的增加而增加,但仅在一定范围内,增加幅度随变化量逐渐减小;相对于铰接,考虑实际体系的半刚性连接后,钢梁刚度和承载力均有所增加,主要控制因素变化为H形钢梁与柱的连接节点。

非对称翼缘H型钢组合梁设计的若干关键因素

非对称翼缘H型钢组合梁是一种优化的组合梁形式,可以提高组合梁的截面抗弯效率,减小工程量,降低碳排量。对非对称翼缘H型钢组合梁的最优截面解析解、截面抗弯效率的影响因素、承载力有效性以及抗弯刚度进行研究。根据荷载分布情况可以确定组合梁施工阶段与使用阶段抗弯承载力比值的限值,由此可以得到满足限值的上翼缘厚度百分比区间,此区间内的抗弯承载力最大值点即为设计控制点。根据上述成果提出了全新的非对称翼缘H型钢组合梁截面设计策略。结合实际工程,对组合梁的经济性进行验证,结果表明,非对称翼缘H型钢组合梁的经济效益显著。

CFRP板加固H型钢梁抗弯承载力计算方法

为进一步研究碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固H型钢梁的抗弯承载力计算方法,在现有的理论公式推导基础上,以H型钢受拉翼缘达到屈服强度为标准,采用叠加法对加固钢梁在弹性工作阶段的屈服弯矩进行推导,得到CFRP板加固H型钢梁抗弯承载力计算公式。将已有文献的试验数据与推导的公式计算值进行对比分析的结果表明,公式计算结果与试验结果基本吻合。本文推导的计算公式可以为非预应力CFRP材料加固钢梁抗弯承载力计算提供一定的参考。

H型钢梁多机器人焊接工作站设计与仿真

针对H型钢梁人工焊接效率低、成本高、劳动强度大且对其自动化生产的研究较少的情况,通过分析其焊接过程,设计一种由两台焊接机器人和一台搬运机器人组成的自动化焊接工作站。利用SolidWorks设计了扩大机器人工作范围的第七轴和保证机器人运行轨迹与焊缝不发生偏离的焊缝自动跟踪系统,在数字化仿真软件Visual Components中搭建机器人焊接工作站布局,采用遗传算法规划最优焊接路径,利用仿真软件完成了编程与仿真。仿真结果表明所建立工作站布局的正确性。

钢结构建筑用高强度厚规格耐候抗震热轧H型钢研制

根据装配式钢结构住宅使用需求,采用低碳铜铬镍微合金成分体系包晶钢设计、近终型异型坯连铸技术、型钢万能轧制技术,自主开发了420 MPa级高强度厚规格耐候抗震专用热轧H型钢,该产品主要应用于钢结构住宅框架结构的立柱。通过连铸工艺及轧制工艺优化,解决了铸坯翼缘内侧皮下裂纹及中间裂纹,以及轧制过程中氧化铁皮压入带来的成品表面缺陷。成品各项力学性能均满足技术协议要求,外形尺寸及表面质量满足GB/T 11263—2017标准要求,最终实现了厚规格高强耐候抗震热轧H型钢批量稳定供货。