轻型组合桥面板球扁钢纵肋-横隔板连接细节局部应力分析

为降低正交异性钢桥面板疲劳开裂的风险,提出带球扁钢纵肋的轻型组合桥面板方案。以洞庭湖二桥轻型组合桥面板为工程背景,建立钢桁梁局部有限元模型和球扁纵肋-横隔板连接细节的子模型,并基于热点应力法,对横隔板上开孔孔型和厚度进行了参数分析。研究表明:球扁纵肋-横隔板连接处3个典型疲劳细节的疲劳性能受横隔板厚度影响显著;综合比较,苹果型开孔的疲劳性能最优。为进一步验证轻型组合桥面板的球扁钢纵肋-横隔板连接处3个细节的疲劳性能,开展了足尺模型疲劳试验,试验模型采用16mm厚带苹果型开孔的横隔板设计。疲劳试验中,控制细节(横隔板切口自由边缘)的应力幅为90.6MPa,历经250万次循环加载后,试验模型中典型疲劳细节均未出现疲劳裂纹。这表明,带球扁钢纵肋的轻型组合桥面板关键细节的疲劳性能良好,能满足洞庭湖二桥的工程要求。

粒状贝氏体对10CrNiMoV球扁钢力学性能的影响

研究了粒状贝氏体对10CrNiMoV球扁钢力学性能的影响。结果表明,热轧或正火连续冷却过程中,形成了大量的粒状贝氏体,显著降低了钢的韧性。热轧直接回火后,粒状贝氏体得到一定程度的分解,改善了钢的低温韧性,-40℃冲击功可达46 J。经过正火加回火处理后,粒状贝氏体得到了充分的分解,低温韧性显著提高,-40℃冲击功达到144 J。

钢箱梁正交异性桥面板球扁钢纵肋球头朝向和横隔板空孔的优化

某钢箱梁正交异性桥面板行车道范围内采用球扁钢纵肋,在横隔板对应部位设置空孔让纵肋连续通过,为研究横隔板的空孔圆弧、空孔与纵肋连接端部等两个细节部位的受力特性,以某立交桥F匝道为工程背景,建立全桥有限元模型,对称荷载作用,对比横隔板对称位置空孔应力分布,分析纵肋球头朝向和背对邻近腹板两种布置对空孔受力的影响。荷载位于不同横向位置,分析横隔板空孔面内受力。荷载位于不同纵向位置,分析横隔板空孔面外受力。对横隔板空孔圆弧半径进行参数分析。研究表明,球扁钢纵肋球头背对邻近腹板和适当增大空孔圆弧半径等措施,可明显改善横隔板空孔圆弧部位受力,但对空孔与纵肋连接端部效果不够明显,需采取进一步措施以改善该细节部位的受力性能。

球扁钢感应加热温度场模拟与工艺优化

球扁钢采用电磁感应加热技术实现在线淬火热处理。感应加热过程中球头与腹板存在较大温差,导致淬火后性能不均匀。借助数值模拟方法建立感应加热过程有限元模型,获得不同时刻球扁钢断面温度场分布。进一步采用二位控温法进行感应加热工艺优化,并借助有限元模型进行参数的设计和优化。模拟结果显示腹板与球头温度差由优化前的100℃左右,减少到优化后的少于30℃。采用新工艺进行实验,实验结果与模拟结果比较两者相差较小,验证了模型的准确性和新工艺的可行性。为实现球扁钢感应加热工艺快速选择和优化提供了可靠的数学模型。

无钼连铸10NiCrMoV球扁钢火工适应性研究

对采用连铸工艺生产的不添加Mo元素的10NiCrMoV球扁钢进行了火工适应性研究。结果表明,这种10NiCrMoV球扁钢火工适应性较差。经800℃火工工艺后,由于珠光体量的减少和形变强化效果的消除造成球扁钢强度显著下降;经800℃水火工艺后,出现了大量的马氏体和大颗粒渗碳体造成球扁钢塑性急剧下降。

球扁钢的激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱原位统计分布分析研究

提出了小规格异形材料的原位统计分布分析表征新方法,以激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱所得到的与球扁钢样品原始位置相对应的数以万计定量信息系统解析为基础,获得了样品各成分的定量统计分布信息,反映了该样品各组分的位置分布、统计偏析度、最大偏析度及其与材料质量间的相关性。所建立的新方法具有原始性、原位性及统计性的特点,可作为小规格异形钢铁材料研究及质量的判据。

球扁钢肋组合桥面板局部与整体力学性能

为了检验所提出的球扁钢肋组合桥面板在桥梁中使用的受力性能,设计制作了2个带球扁钢肋组合桥面板试件和1个正交异性钢桥面板试件.通过静力试验,测试桥面板不同部位的结构应变和变形,考察了球扁钢肋组合桥面板在车轮荷载作用下的局部受力性能,以及在正、负弯矩作用下的整体受力性能.试验结果表明:在车轮荷载作用下球扁钢肋组合桥面板的疲劳细节处应力水平非常小,大大降低了桥面板钢结构发生疲劳破坏的可能性;试件截面应变沿高度的分布符合平截面假定,在受弯破坏极限状态下,混凝土与钢板之间无明显滑移和脱层,球扁钢组合桥面板的钢板与混凝土之间组合作用良好;该种组合板具有良好的延性,并有较高的承载能力.

淬火加热方法对含铜高强度球扁钢组织和性能的影响

对含0.06%C,1.50%~2.0%Ni,0.83%Cr,1.20%~1.50%Cu和0.20%Mo(质量分数)的高强度球扁钢分别采用感应加热和传统炉子加热至980℃水淬和680℃回火。检测了热处理后钢的屈服强度、-40℃冲击韧度和显微组织,以确定淬火加热方法对球扁钢组织和力学性能的影响。结果表明:感应加热淬火调质的球扁钢屈服强度高于传统炉子加热淬火调质的钢;感应加热淬火调质的钢有效晶粒平均尺寸为3.23μm,而传统炉子加热淬火调质的钢为4.29μm;钢中富铜析出相粒子主要分布于贝氏体板条界面和位错线附近,感应加热淬火调质的钢富铜析出相粒子尺寸为(36.70±13.50)nm,而传统炉子加热淬火调质的钢为(25.72±7.5)nm;感应加热和炉子加热淬火调质的球扁钢强化机制主要为细晶强化,前者的位错强化效果优于后者,而析出强化的效果则相反。

EH36球扁钢变形抗力模型研究

使用Gleeble-1500热模拟实验机对EH36球扁钢进行了不同温度、变形速率和变形程度的单次压缩,测定了钢的应力—应变数据。通过对3种变形抗力模型的比较,得到了实验钢最适合的模型。用该模型进行了变形压力计算,并与实测值进行比较。结果表明,所得到的EH36球扁钢变形抗力模型具有较高的精度。

球扁钢肋骨纵向弯曲火工矫正研究

针对船体球扁钢肋骨三角形加热矫正纵向弯曲变形时加热区的计算,利用全站仪测量肋骨与板材线型,使用非均匀B样条拟合曲线后计算两者的装配偏差。分析矫正变形时加热区的计算算法和计算流程,并在MATLAB的GUI模块中开发了球扁钢肋骨三角形加热区预报系统,实现了肋骨与板材线型测量数据的导入、曲线的拟合、装配偏差的计算、三角形加热的位置与工艺参数的准确预报。研究内容和成果对三角形加热矫正球扁钢肋骨纵向弯曲变形的理论研究和现场施工都有一定的参考意义和指导价值。

10CrNi3MoV 30C对称双球扁钢淬透性试验研究

通过球扁钢淬透性的测定以及对中频淬火态横截面硬度分布、金相组织与晶粒度的观察评定 ,研究了 10CrNi3MoV 30C双球扁钢的淬透性。结果表明 ,10CrNi3MoV 30C球扁钢的淬透性良好 ,用端淬试验来研究 10CrNi3MoV 30C球扁钢的中频淬火是可行的。

船用球扁钢热弯成型工艺参数优化

采用有限元方法分析球扁钢弯曲过程中的回弹与变形,并以弯曲回弹量最小为目标对工艺参数进行了优化.

球扁钢肋骨三角形加热仿真研究

针对球扁钢肋骨三角形加热矫正纵向弯曲变形,利用ANSYS软件和APDL语言编写仿真程序,实现了热-结构耦合场的数值模拟,得到了加热过程中温度场和结构场的求解结果。对于不同的加热速度与气流输入量,计算了肋骨表面最高温度和高度方向的变形量,利用MATLAB曲面拟合,得到了最高温度和变形量关于加热速度和气流流量的函数。并对这两个参数进行了优化,得到了满足温度约束下变形量最大的参数组合。研究内容和结果对球扁钢肋骨三角形加热的更深入研究和现场施工提供了一定的参考和指导。

船用热轧球扁钢的组织与性能研究

通过力学性能检验、金相显微镜观察和透射电镜观察,对球扁钢不同位置的组织与性能进行分析。结果表明,球扁钢的腹板和球头性能都满足DH36钢的要求,腹板的韧脆转变温度约为-49℃,球头的为-37.5℃,腹板的晶粒度约为9.5级,球头为7.5级;球头比腹板的第二相数量多,粒子尺寸小,能弥补由于组织差异带来的强度差别,改善球扁钢截面性能的均匀性。

球扁钢等效方法的研究

在进行船体结构强度的计算分析时,需要将球扁钢等效为L型材或T型材进行屈服及屈曲计算。然而,现有的等效转化方法存在较为明显的问题。在前人研究基础上,推出了两种简化等效方法,并与现有方法进行计算对比,结果表明这两种方法简单方便、精确度高。此外,分别使用三种转化方法,运用Mars2000软件计算某船剖面的极限强度。计算结果表明,使用提出的等效转化方法一计算船体结构极限强度最合理。

组合桥面板球扁钢加劲肋螺栓接头力学性能

为了研究组合桥面板中球扁钢加劲肋的高强螺栓接头的力学性能,设计制作了2个采用双面对称拼接板螺栓接头的组合板试件,通过疲劳和静力加载试验测试了螺栓接头的受力性能,并采用有限元模型对接头进行受力分析。试验及有限元结果表明:该种螺栓接头抗疲劳性能良好,正常使用状态下螺栓拼板连接效果受试验疲劳加载的影响很小;受球扁钢非对称截面特点的影响,螺栓拼板接头呈非对称弯曲,球头一侧的拼接板中间底部受力可比基于平面弯曲计算的应力值高出55%,值得在设计接头时注意;组合桥面板螺栓接头处截面的极限承载力由混凝土压溃控制,螺栓出现滑动后的承载力尚有相当的富余。

10CrNiCu连铸方坯和球扁钢偏析及其对性能的影响

为了探讨轧制工艺对10CrNiCu钢连铸方坯和球扁钢的偏析特性及性能的影响,通过原位统计分布分析及微型剪切试验,研究了10CrNiCu连铸方坯及其球扁钢中溶质元素的偏析规律和偏析对性能的影响。研究表明,S元素偏析对10CrNiCu制品的服役性能有明显影响,且S元素在球扁钢中的最大偏析度约为2.5;球头心部偏析较严重,致使球头表面的强度高于心部。

10CrNi3MoV对称球扁钢性能均一性分析

通过对连铸球扁钢横截面硬度测试、拉伸及冲击性能测试、金相组织与晶粒度的观察评定,研究了10CrNi3MoV对称球扁钢的性能均一性。结果表明,应进一步提高10CrNi3MoV性能均一性,缩小球头和腹板性能差异,改善沿轧制方向不同部位力学性能的明显差别。

浮动环式主轴密封在灯泡贯流式水轮机上的应用

灯泡贯流式水轮机的主轴密封设计在灯泡贯流式水轮机的设计中占有极其重要的地位,本文简要介绍了一种新开发的浮动环式主轴密封的设计原理、典型结构及安装方式。

球扁钢轧后冷却弯曲变形理论分析

对球扁钢轧后冷却过程中产生弯曲变形的原因进行了分析,弯曲变形是轧制过程中不一致的压下率和冷却过程中不均匀的温度场相互作用的结果。球头的压下率比腹板小,将导致球扁钢产生弯向腹板方向的变形;腹板的冷却速度比球头快,将导致球扁钢产生弯向球头方向的变形。要根据球扁钢弯曲变形的实际表现形式,分析引起弯曲变形的主要决定因素,采取诸如调整轧制道次压下量分配、对球头进行快速冷却等针对性措施,控制和减小球扁钢的弯曲变形。