火灾全过程下10.9级高强螺栓断裂性能试验研究

火灾下钢梁悬链线效应产生的附加作用力易造成梁柱节点断裂破坏,掌握高强螺栓的高温力学性能和断裂性能是研究钢节点高温断裂破坏机理的基础。考虑应力三轴度和温升历程的影响,设计10.9级高强螺栓平滑圆棒和缺口圆棒试件,分别进行火灾升温段、升温-降温段和火灾后螺栓拉伸断裂试验,获得高强螺栓火灾全过程下工程和真实应力-塑性应变曲线;研究高强螺栓在复杂应力和高温共同作用下的断裂性能,并通过电镜扫描试件断口,研究其微观断裂机理。研究表明:火灾全过程下高强螺栓呈现韧性断裂特征;温度高于400℃时,EC3结果偏不安全,弹性模量折减系数偏大约0.15,屈服强度偏大0.3~0.4;不同温度工况下,应力三轴度越大,高温屈服强度和极限强度越大,断裂应变越小,但超过600℃时应力三轴度影响被削弱;断裂应变随温度升高而增大,降温段螺栓材性与峰值温度有关,直接采用升温段材性代替会造成不安全结果,弹性模量差异可达常温值的15%,屈服强度相差达20%;升温段材性直接代替火灾后材性则会造成材料浪费,强度折减系数差异达0.36。

10.9级高强螺栓头部断裂原因分析

通过宏观检验、化学成分分析、力学性能试验、金相检验及能谱分析等方法对10.9级高强螺栓断裂原因进行了分析。结果表明:在螺栓镦头成型工序中,头部R角部位产生折叠微裂纹,形成了早期裂纹源;在服役过程中,螺栓长期受交变工作应力作用,使得微裂纹进一步扩展,最终导致高周疲劳断裂。最后提出了相应的预防措施。

12.9级高强度螺栓连接外伸端板节点抗震性能数值分析

对12.9级高强度螺栓连接的外伸端板节点抗震性能开展数值研究.利用ABAQUS验证有限元模型正确的基础上,分析外伸端板节点的螺栓直径、端板厚度及螺栓预紧力对该节点的破坏模式和抗震性能的影响.结果表明:改变螺栓直径系列试件,滞回曲线比较饱满,节点的耗能能力比较好,试件的破坏方式为端板屈曲,梁端形成塑性铰,螺栓破坏;端板厚度系列试件的单向加载曲线初期几乎相同,节点初始转动刚度相同,但是随着端板厚度的增加,节点的承载能力明显提高,端板厚度增大后,节点的破坏形式有转变到梁翼缘的趋势;螺栓预紧力改变,对节点的滞回曲线有一定影响,但对节点的初始转动刚度、屈服荷载、极限荷载和破坏形式等基本无影响.

横向预应力混凝土梁预应力损失试验研究

通过横向预应力混凝土梁预应力损失的试验研究,考察了采用10.9级高强螺栓作为横向预应力筋时各项预应力损失的大小。得到以下主要结论:(1)管道摩擦预应力损失量占张拉控制应力的3%~5%;张拉端钢垫板变形、高强螺杆回缩和接缝压缩引起的预应力损失量占张拉控制应力的1%~3%;混凝土弹性压缩引起的预应力损失量占张拉控制应力的1%~3%;长期预应力损失占张拉控制应力的12%左右;(2)有限元分析结果表明每根高强螺栓张拉的影响范围大致为900mm;(3)提出了各项预应力损失的计算公式。

12.9级高强度螺栓连接外伸端板节点滞回性能研究

通过对3个12.9级高强度螺栓连接端板节点和1个10.9级高强度螺栓连接端板节点的拟静力试验,对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力和耗能能力等滞回性能进行了对比分析。结果表明:12.9级高强度螺栓连接端板节点试件破坏时倾向于螺纹处发生脆性断裂,无明显塑性变形,而10.9级高强度螺栓连接端板节点试件在破坏时表现为受拉区螺栓脱扣;12.9级螺栓可以有效地延缓端板节点刚度的退化,同时提高节点的承载能力;使用12.9级高强度螺栓替代10.9级高强度螺栓能够提高节点的耗能能力,设置端板加劲肋能够提高节点在发生较大塑性变形时的耗能能力。通过有限元计算进一步研究了轴压比、端板厚度和螺栓预紧力等参数对12.9级高强度螺栓端板节点在往复荷载作用下受力性能的影响,分析表明:端板厚度为20 mm时,12.9级和10.9级高强度螺栓连接端板节点的滞回曲线接近,抗震性能相当,而端板厚度为24 mm的12.9级高强度螺栓连接端板节点的抗震性能有明显提高。

锅炉钢结构节点设计中高强度螺栓连接副的应用

介绍了锅炉钢结构中常用的几种高强度螺栓,并详细叙述了在锅炉钢结构节点设计中的受力计算,长度选择,螺栓保存和现场安装及其施拧机具等内容。

平均应力对6.8级螺栓材料的高周疲劳行为的影响

研究了6.8级螺栓材料在不同恒定平均应力下的高周疲劳行为。结果表明:当外加恒定平均应力为76、229和380 MPa时,6.8级螺栓材料的疲劳强度分别为317、284和265 MPa;疲劳强度随外加恒定平均应力的增大而降低。绝大部分样品的疲劳裂纹萌生于样品表面,在长寿命区内,有少部分样品的疲劳裂纹从样品内部的夹杂物处萌生。

12.9级高强度螺栓断裂分析

针对4根断裂螺栓进行了设计检查和实物细节检查,采用化学成分分析、硬度检测及金相检验等方法,对螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明,由于关键零件安装尺寸累计超差过大,降低了风电偏航减速机传动精度,致减速机行星架绕回转轴线产生偏心运动,加上减速机频繁受到变载荷的冲击,导致在使用过程中发生了螺栓断裂失效。

35VB钢与大直径高强度螺栓

本文通过对35VB钢的冷变形、淬透性、冲击韧性、抗延迟断裂等性能介绍,并经过大量工艺试验,验证了35VB钢完全满足M36直径规格10.9级螺栓的性能要求。

8.8级M24高强螺栓的常幅疲劳性能试验研究

为研究8.8级高强螺栓“轴心拉-拉”常幅疲劳性能,对材质为35K的M24高强螺栓进行了3个试件静力拉伸试验和15个试件(应力比为0.3)的常幅疲劳试验,拟合了S-N曲线,对代表性试件疲劳断口进行宏观和微观分析,并与基于GB 50017—2017《钢结构设计标准》相关公式的计算结果进行了对比。结果表明:疲劳试验数据总体较为离散,但均在95%置信区间内,拟合的S-N曲线基本反映不同应力幅下试件的疲劳寿命;试件缺口效应明显,尤其在螺栓螺纹齿根处,应力集中程度严重,点状疲劳源易扩展形成线状疲劳源,断口韧窝特征明显;相比标准建议值,试验所得2×106次对应疲劳强度为其1.61倍。

国产12.9级高强度螺栓力学性能试验研究

对国产12.9级高强度螺栓的工程力学性能进行全面测定,为其在建筑结构中的设计和应用以及相关标准的制定和修改提供试验依据。分别通过紧固试验、抗拉试验和剪切试验对不同品牌(A、B、C)和规格(M16、M20和M24)的各72套12.9级高强度螺栓连接副的扭矩系数、抗拉强度和剪切强度进行测定;通过抗滑移试验对72个由B品牌M20螺栓连接的、各采用3种方式处理(喷砂、抛丸和钢丝除锈)的Q235B、Q355B、Q420B连接板表面的连接接头的抗滑移系数进行测定;对5个A品牌M20螺栓制成的材性试样进行拉伸试验获得应力-应变曲线。对试验数据进行正态分布检验并根据统计结果给出12.9级高强度螺栓的扭矩系数、抗拉强度和剪切强度的设计参考值,将抗滑移系数和相关规范中给出的相应值(规范值)进行比较并分析测值较低的原因,建立螺栓材料的非线性和多折线应力-应变本构模型并验证模型精度。研究结果表明:国产12.9级高强度螺栓的扭矩系数和抗拉强度均符合性能标准,剪切强度和抗拉强度设计建议值的比值(0.49)高于二者规范值的比值(0.3);抗滑移系数低于规范值的结果有待进一步研究,原因是接触面的粗糙度不足;非线性模型和多折线模型均能较好地拟合12.9级高强度螺栓材料的单向拉伸应力-应变曲线。