角钢连接件力学性能及混凝土脱空对其影响研究

对于采用角钢连接件的钢壳沉管隧道结构,上翼缘板和角钢相连部位不利于混凝土流通、振捣和排气,浇筑时易产生混凝土脱空现象。基于实际工程和规范建议设计了9组足尺推出试件,包含3种脱空深度(0 mm、10 mm及20 mm)。为了减少试验本身的离散性,每组均有3个试件,共计27个试件。试验中所有试件均发生混凝土压溃破坏,相比于无脱空试件,脱空试件的混凝土压溃区域更小且角钢变形更大。相比于无脱空试件,脱空深度为10 mm和20 mm时,连接件的承载力折减可达16.5%和37.5%,刚度折减可达48.4%和70.6%。比对文献中62组试件以及文中3组试件的试验结果发现,Kiyomiya和Kimura提出的回归公式具有较高的准确度和较小的离散性,日本《钢-混凝土三明治结构设计指南》的公式则比较保守;此外基于现有试验数据通过参数回归的方式,提出了新的角钢连接件承载力计算公式,该公式具有更好的精度和适用性。在该文中提出的回归公式和混凝土脱空力学模型的基础上,提出了考虑混凝土脱空的角钢连接件承载力修正公式,通过文献中3组试件及该文6组试件进行验证,结果表明该修正公式具有较高的准确度和较小的离散性。

钢板梁桥腹板加劲肋焊缝疲劳开裂后的应力特征

通过建立钢板梁桥节段有限元模型分析了主梁腹板与加劲肋连接焊缝部位的开裂特征,基于最不利车辆荷载位置分析了腹板间隙不同横向荷载位置下的正应力与剪应力特征,以及裂纹长度的变化对腹板面外变形的影响;通过对比不同裂纹长度时裂纹尖端和裂纹最深点的应力强度因子值,分析了裂纹长度对裂纹前缘的受力特征以及扩展速率的影响。研究结果表明:围焊端部受弯矩、剪力共同作用,裂纹沿着围焊端部时,以Ⅰ型裂纹为主,裂纹远离围焊端部向腹板扩展时,裂纹深度扩展加速;当裂纹贯穿腹板时,面外变形明显增大,腹板剪应力作用更为明显,裂纹扩展速率明显提升。

带脱空的钢管混凝土短柱受剪性能有限元分析

基于合理的材料本构模型和边界条件,考虑外钢管与核心混凝土之间的组合作用,建立带脱空的钢管混凝土(CFST)短柱在压剪受力状态下的有限元分析模型(FEM).研究脱空率、剪跨比和轴压比对试件受剪性能的影响,提出考虑脱空率及轴压比影响的带脱空钢管混凝土受剪承载力简化计算模型.结果表明:脱空削弱了CFST柱在弹塑性工作阶段的受剪性能,且降低了其抗剪承载力;随着剪跨比增加,脱空对试件在纯剪及压剪作用下的抗剪承载力影响降低;当脱空率小于0.2%时,随着轴压比的增加,试件抗剪承载力线性增长.

高速铁路连续梁桥横向地震碰撞效应及挡块间隙研究

为研究地震作用下高铁桥梁挡块与垫石间的横向碰撞效应,基于ANSYS软件建立高铁简支-连续组合桥梁(2×32 m简支梁+(48+80+48)m连续梁+2×32 m简支梁)横向地震碰撞杆系有限元模型,该模型考虑轨道系统(CRTSⅡ型)约束作用、上部结构与垫石间偏心距、挡块材料非线性、支座非线性和墩柱弹塑性的影响。采用非线性地震反应时程分析方法,讨论轨道系统约束作用、横向限位挡块和挡块?垫石间距等因素对桥梁结构横向地震碰撞效应的影响,并优化连续梁桥墩挡块间隙,探究橡胶缓冲装置的减碰效果。研究结果表明:轨道系统约束作用会改变桥梁结构的动力特性与地震响应,放大墩底剪力横向分配的不均匀性;在强震作用下,挡块横向限位效果较明显;当连续梁桥墩挡块?垫石间距为2~3 cm时,横向地震响应峰值均较小,适当增大中墩挡块?垫石间距效果更佳;橡胶缓冲装置会降低连续梁桥墩梁横向相对位移峰值和挡块碰撞力,且减震效果与橡胶厚度及布设方式有关。

多块混凝土板拼装组合钢板剪力墙试验与有限元参数影响研究

对竖向拼装组合钢板剪力墙、横向拼装组合钢板剪力墙及传统组合钢板剪力墙开展拟静力试验,对比分析各试件破坏特征、滞回性能、耗能能力、刚度退化及位移延性,采用ABAQUS软件建立数值模型并针对不同拼缝宽度、螺栓距厚比和混凝土板厚度的竖向拼装组合钢板剪力墙进行了参数影响研究。结果表明:混凝土板分块布置会一定程度地降低其耗能能力和抗侧刚度,但可以减少内藏钢板对边缘框架柱产生附加弯矩的不利影响;竖向拼装组合钢板剪力墙是一种抗震性能更为优越的抗侧力构件,竖向拼装组合钢板剪力墙的耗能能力是横向拼装组合钢板剪力墙的1.3倍,且竖向拼装组合钢板剪力墙刚度退化相对缓慢;为保证组合钢板剪力墙具有较好的抗侧能力,螺栓距厚比为100和125时,其拼缝宽度分别不宜大于48 mm和72 mm;混凝土板约束刚度足够情况下,螺栓距厚比不宜大于125。

搭接间隙对镀锌钢板激光焊接接头组织性能的影响

采用光纤激光器对汽车工业中常用的高强镀锌钢板(HC450/780DPD+Z)进行激光搭接焊试验,探索搭接间隙对于焊缝处微观组织、力学性能的影响,并对某搭接间隙下形成焊缝处的微观组织结构和显微硬度变化进行观察分析。结果表明,随着搭接间隙的增加,焊缝处熔化区形状逐渐从"束腰型"转变为"直筒型",焊缝的抗剪强度也呈现先增加后下降的现象。

考虑脱空缺陷影响的钢管混凝土压弯剪力学性能分析与实用设计方法

完成了12根带脱空缺陷的钢管混凝土试件在压弯剪复合作用下的滞回试验,考察了脱空缺陷对试件破坏模态、滞回曲线、极限承载力、耗能和延性的影响。建立了带脱空缺陷的钢管混凝土压弯剪试件的有限元分析模型,采用试验数据验证了有限元模型的可靠性。利用有限元模型分析了带脱空缺陷的钢管混凝土试件在压弯剪复杂受力作用下的工作机理,揭示了缺陷对钢管与混凝土之间相互作用的影响规律,并系统分析了含钢率、钢材屈服强度、剪跨比、轴压比和混凝土强度等参数对带缺陷试件抗剪承载力的影响规律。在参数分析的基础上,提出了用于区分试件剪切破坏和弯曲破坏的界限剪跨比,回归了考虑脱空缺陷影响的钢管混凝土压弯剪承载力实用计算公式,可为相关规范的制定或修订提供依据。

在压弯剪复杂受力下带脱空缺陷的钢管混凝土构件的有限元模拟

文章建立了带脱空缺陷的钢管混凝土柱在压弯剪复杂受力下有限元模型。在验证模型可靠的基础上,以脱空率、混凝土强度、钢材强度、轴压比和截面含钢率为主要参数,对带脱空缺陷钢管混凝土压弯剪构件的抗剪承载力进行了有限元模拟,分析了带脱空缺陷的构件承载力的影响规律。计算结果表明:脱空降低了钢管混凝土的抗剪承载力,随着脱空率的增大,抗剪承载力随着减小。并且脱空对钢管混凝土构件抗剪承载力与剪跨比密切相关。文章建立的有限元模型可为进一步进行带脱空缺陷的钢管混凝土在压弯剪复杂受力下的机理分析工作提供基础。

不锈钢陶瓷复合管材剪切过程数值模拟

快堆乏燃料组件进入快堆乏燃料后处理工艺流程的第一步便是剪切解体,因辐射的制约,通常使用不锈钢模拟元件包管和陶瓷模拟燃料芯棒进行实验。将不锈钢模拟元件包管和陶瓷模拟燃料芯棒并组成复合管材模型模拟单根快堆乏燃料组件,根据非线性有限元分析软件Abaqus中Johnson-Cook本构模型与Johnson-Holmquist ceramic(JH-2)本构模型构建不锈钢陶瓷复合管材的材料模型,模拟其剪切断裂过程,并研究不锈钢陶瓷复合管材在剪切过程中断裂损伤失效过程中受力变形情况,以及刀具进给速度、剪切间隙对剪切力的影响。结果表明最大剪切力随进给速度增大而增大,随剪切间隙增大呈现先增大后减小的趋势,能为组件剪切方案和剪切机设计提供参考。

SUS301L不锈钢激光焊缝缺陷修复工艺

在不锈钢车体侧墙的生产过程中,钢板在装配过程中不可避免会存在间隙。间隙的存在会使得焊缝表面出现下凹、未焊透等缺陷,对焊缝的表面质量和静强度产生不利影响。针对上述问题,采用激光焊对缺陷焊缝进行重熔修复,研究了激光功率、焊接速度、离焦量对修复焊缝表面质量、微观组织及力学性能的影响规律,并采用正交优化试验设计方法进一步优化激光修复工艺参数,得到优化的激光修复工艺最佳参数如下:激光功率为1.6 kW、焊接速度为3.81 m/min,离焦量为0 mm。修复焊缝最大拉剪力为16.3 kN,大于无缺陷焊缝的拉剪力,而且激光修复焊缝晶粒未粗化。研究表明,激光修复技术能够有效修复焊缝表面塌陷,修复焊缝的拉剪力满足实际生产技术要求,该工艺可以应用于实际生产。

B950CF高强钢超窄间隙激光焊接头组织对残余应力的影响

超窄间隙激光填丝焊(Ultra-narrow gap laser welding,Ultra-NGLW)是一种先进的厚贝氏体钢焊接技术。通过数值模拟和X射线衍射法,分析了超窄间隙激光填丝焊接头残余应力的分布和变化,结果表明:在不同厚度(20,50,70 mm)的超窄间隙激光填丝焊接头的表面,残余应力均呈"W"形分布。利用微型剪切试验,分析了显微组织对接头残余应力的影响:熔合线处形成的马氏体脆硬组织使接头形成了"软-硬-软"的夹心组织,导致接头的应力分布与一般的焊接接头不同,而多层填丝焊的特殊工艺导致接头中间层的应力增加。

压弯剪复合受力作用下带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件力学性能研究

以剪跨比和脱空率为主要参数,对12根带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件和2根无脱空对比构件在压弯剪复合作用下的力学性能进行试验,考察环向脱空缺陷对钢管混凝土压弯剪试件的破坏模式、荷载-位移曲线、极限承载力的影响。试验结果表明:试件的抗剪承载力随着脱空率的增大而显著降低,带缺陷试件的抗剪承载力随着剪跨比的减小而增大。通过带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件在压弯剪复合作用下的有限元分析模型,对带缺陷试件的钢管与核心混凝土之间接触应力的发展情况进行模拟,界定了其受弯和受剪状态的界限剪跨比。

带环向脱空缺陷的钢管混凝土构件压弯剪复合作用下的滞回性能试验研究

进行了12根钢管混凝土柱(4根无脱空柱、8根带环向脱空缺陷柱)在压弯剪复合作用下的滞回性能试验,试验参数包括剪跨比和脱空率。通过试验考察带环向脱空缺陷的钢管混凝土柱在压弯剪复合作用下的破坏形态,并详细分析了脱空缺陷对试件滞回曲线、骨架曲线、刚度和耗能能力的影响。结果表明:剪跨比和脱空率对试件的受剪承载力、剪切刚度和耗能能力有较大的影响,随着剪跨比增大试件的剪切刚度减小;随着脱空率增加,试件的受剪承载力和耗能能力均降低。