Preparation of FRC/Steel by Lap-joint and Its Mechanical Properties

The Lap-joint configuration and the vacuum assisted forming method were put forward to meet the demands of the compression bending strength and the strong connection between the steel and FRC.The bending mechanic tests of the Lap-joint bending specimens carried out, the fabricate processing stability, limit carrying capacity and failure modes were analyzed. The experimental results show that the fabricate processing of the Lap-joint is stable; the bending stiffness is 19.5 N/mm, and the limit bending moment reaches 318 N？m. The main failure modes are the failure of core material at junction of sandwich plate and steel, and the bending failure in the position of the inner and outer surface.

铆接夹层间隙对单搭接铆接头振动疲劳性能的影响研究

为了考虑装配间隙对单搭接结构振动疲劳性能的影响,利用ABAQUS软件建立了飞机发动机进气道局部结构金属铆接头的弹塑性有限元模型,采用Johnson-Cook失效模型模拟铆钉与被连接件的渐进失效行为,得到了不同装配间隙量的铆接头应力场分布与振动疲劳寿命。对单搭接铆接头进行振动疲劳试验,试验结果与仿真结果在疲劳寿命方面吻合较好,验证了数值模型的准确性。与无间隙模型相比,含间隙铆接试件各铆钉疲劳寿命降低了4.7%~18.0%,间隙的存在也导致了压铆过程中相邻铆钉间的挤压载荷传递,整体表现为铆钉与被连接板接触界面应力激增,导致有间隙铆接头残余应力场与无间隙铆接头残余应力场之间的差异,从而影响铆接头的振动疲劳性能。

CFRP层合板单搭胶接接头胶板界面剥离强度仿真分析

基于异材界面奇异应力场理论,以CFRP层合板单搭胶接结构为对象,通过有限元和实验的方法分析了结构承载时板胶结合界面上出现的应力分布,锁定界面剥离强度关键区域,通过网格无关的有限元应力比值法提升仿真求解精度,最大限度还原板胶界面应力分布,着重探讨了多层各向异性CFRP板与传统均质材料在仿真过程和结果的差异,及搭接长度、胶层厚度、结构胶参数等对板胶界面应力分布及起裂点位置的影响,为板胶界面剥离应力的优化、胶接工艺的改进和单搭胶接接头强度的提升提供理论支撑。结果表明:各层参数不同的CFRP板胶界面承载时,剥离应力的最大处需由三个维度共同约束,其中两个维度的约束结果与均质材料相同,极值位于板胶界面垂直于拉伸方向的边缘,实际结构中失效的起始亦常见于此处,第三维度受层合板多层异性影响,该边缘上应力最大的点既不位于该边缘的中点也不位于界面角部,具体位置由材料参数和胶接结构共同影响。

湿热环境下端径比对复合材料螺栓连接结构静力拉伸失效的影响

为研究湿热环境下复合材料螺栓连接结构的静力拉伸性能,通过对七种不同端径比的T300碳纤维复合材料单钉单剪螺栓连接结构进行静力拉伸试验,得到不同端径比的连接结构在25℃干态(RTD)和70℃平衡吸湿(ETW)环境下极限失效载荷和破坏强度的变化规律,揭示了接头的破坏模式;建立复合材料单钉单剪螺栓连接有限元模型,对比不同端径比的连接结构试验的极限失效载荷,得到最优端径比为3;研究了湿热环境下最优端径比的连接结构不同铺层的损伤形式。结果表明,端径比从1增大到3时,RTD和ETW环境下连接结构的极限失效载荷分别增加了1.1倍和1倍,破坏强度均增加了1倍,当端径比从3增大到4时,RTD和ETW环境下极限失效载荷分别降低了6.56%和9.08%,破坏强度分别降低了6.83%和9.35%;在最优端径比下,与RTD环境下相比,ETW环境下连接结构的极限失效载荷和破坏强度分别下降了9.25%和9.52%,并且层合板孔周的压缩损伤更严重,存在更明显的纤维束拔起及纤维碎裂。

叠合板式综合管廊侧墙连接节点面外抗震性能试验研究

叠合板式综合管廊属于半装配式结构,其接缝数量少,抗渗性能优越,应用前景广泛。为了研究采用灌浆套筒连接和浆锚搭接连接两种连接方式的叠合板式综合管廊侧墙在面外荷载作用下的抗震性能,该文开展了采用两类连接方式的足尺侧墙模型的面外低周反复试验,并与管廊现浇侧墙构件作对比。通过分析试件破坏模式、裂缝分布以及受力性能指标,初步揭示了不同连接方式对叠合板式侧墙面外抗震性能的影响。研究表明:叠合板式试件与现浇试件抗震性能基本一致,滞回曲线均较饱满,极限承载力与刚度退化规律基本一致,满足装配式结构等同现浇的抗震设计要求;两类叠合板式管廊侧墙试件延性系数分别为7.05和8.50,均具有良好的面外延性,满足我国抗震设计规范中变形能力要求;采用浆锚搭接连接的叠合板式试件与采用灌浆套筒连接的叠合板式试件相比,滞回曲线更加饱满,变形能力好,但峰值抗侧承载力低,相同侧向位移下损伤破坏严重;两种连接方式的均可有效传递钢筋应力直至构件破坏。

两种厚度的层合板单搭接胶接接头的静力与疲劳性能研究

针对两种厚度的复合材料单搭接胶接接头开展了静力与疲劳试验研究和静力数值分析。用虚拟裂纹闭合技术模拟搭接胶接界面,研究单搭接试件在轴向拉伸载荷作用下的裂纹起始和扩展原理。结果显示:损伤起始时刻,G_(Ⅲ)远远小于G_(Ⅰ),G_(Ⅱ);G_(Ⅰ)随着裂纹长度的增加而减小,G_(Ⅱ)随裂纹长度的增加而增大;界面损伤起始主要受面外剥离力的影响,裂纹扩展主要受滑移剪切力的作用。设计两种厚度的复合材料单搭接胶接接头的疲劳试验,得到了不同疲劳载荷下试件的疲劳寿命,并给出相应裂尖G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C,G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C的值;绘制N-G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C,G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C曲线发现,寿命随G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C增加的递减幅度远远大于随G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C变化的幅度;对比试件胶接界面破坏形式发现,与粘接层较薄试验件相比,粘接层较厚的试验件界面破坏形式较平滑,且胶层破坏面积所占比例较高;随着疲劳载荷值的增加,搭接区域胶层破坏面积所占比例减小,被粘接的复合材料纤维层撕裂面积增加。

贴敷约束阻尼层的螺栓连接板半解析动力学建模及减振分析

在太空环境中太阳翼帆板的振动难以抑制,因此太阳翼帆板的减振研究至关重要。利用双搭接螺栓连接板结构模拟太阳翼帆板的展开状态,研究了通过贴敷约束阻尼层对其进行振动抑制的方法。创建了贴敷“H型”约束阻尼层双搭接螺栓连接板结构的半解析动力学模型,包含:利用层间剪切变形原理,推导了约束阻尼层结构的应力应变关系,用复模量表征黏弹性层的阻尼特性;考虑螺栓的影响区域,提出用复面弹簧单元和修正质量模拟双搭接螺栓结合部的刚度、阻尼和质量特性;引入正交多项式作为位移容许函数,利用拉格朗日方程和Hamilton原理建立了局部贴敷“H型”约束阻尼层的螺栓连接薄板的动力学方程。进行了实例研究,通过组建的试验系统证明了所创建的复合结构半解析模型在求解固有特性及振动响应参数方面的合理性,同时试验及半解析模型计算结果均证明约束阻尼层对双搭接螺栓连接板具有减振效果。最后,基于所创建的半解析模型分析了贴敷面积及约束阻尼层厚度对双搭接螺栓连接板减振效果的影响。

孔径与压铆力对单铆搭接接头残余应力与剪切性能的影响

铆接是飞机结构装配的重要连接方式,飞机结构失效大多发生在连接孔处,因此对铆接接头质量进行综合评估非常重要。以单铆搭接接头为研究对象,通过有限元仿真分析与拉伸剪切实验研究了不同压铆力与孔径铆接工艺参数组合下的铆接接头孔周残余应力分布和剪切性能。有限元分析结果表明,增大压铆力可以显著扩大孔周的纵向残余压应力分布区域,并使最大纵向残余拉应力位置远离孔边缘;而孔径仅对纵向残余压应力分布区域的影响较为显著。拉伸剪切实验表明,单铆搭接结构的失效形式均为铆钉沿剪切面的瞬时断裂;在孔径为4.20 mm时采用压铆力为21 kN成型的铆接接头的剪切性能最佳,其平均峰值载荷为4.09 kN,与孔径为4.04 mm和压铆力为15 kN参数组合下成型的铆接接头相比,平均峰值载荷提升了约9.36%。增大孔径能够提高单铆搭接接头的剪切性能,但会减小孔周的纵向残余压应力分布区域,给铆接接头的疲劳寿命带来不利影响;适当增大压铆力不仅能扩大残余压应力分布区域,还能提高接头的剪切性能。

430/304不锈钢搅拌摩擦焊搭接接头的组织和力学性能

采用搅拌摩擦焊技术,以1200 r/min的搅拌转速对1 mm厚的430和304不锈钢板进行焊接,研究焊接速度对搭接接头组织和力学性能的影响。结果表明:随着焊接速度增加,接头界面两侧Hook钩尺寸减小,过渡层厚度减小,界面由锯齿状逐步转变为平直状。所有试样均断裂于焊缝附近的430不锈钢母材上,焊接速度为50 mm/min焊接接头的剪切强度最大,搭接接头界面区的冶金反应起主导作用,机械连接起促进作用。

城市轨道车辆地板布粘接施胶工艺优化研究

城市地铁建设呈飞速发展趋势,此交通模式更为便利人们的出行。为此,社会对地铁的美观性、个性化也提出了更高要求。以城轨车辆为对象,首先对地板布粘接结构进行分析,然后对胶粘无缝搭接工艺关键点与步骤进行论述,最后通过实验对比分析胶粘无缝搭接与对接工艺。分析可知,无缝搭接要比对接工艺在抗拉强度上表现的更为出色,前者的断裂模式为切断,这能更好规避地板布开裂问题,不仅具有较高的美观度,而且使用年限较长;并能产生降噪、减震的效果。结果表明,无缝搭接工艺在抗开裂、抗拉强度方面表现更为出色。

混合垫片对称性对复合材料单搭接接头力学性能的影响

以复合材料单搭接接头为研究对象,通过有限元分析与实验对比,研究混合垫片对称性对复合材料单搭接接头拉伸刚度与峰值载荷的影响;通过视频引伸计观测接头在动载荷下的位移值,研究混合垫片对称性对接头疲劳寿命及孔变形量的影响。研究表明:混合垫片对称性对接头拉伸极限载荷及拉伸刚度影响极小;但使用非对称垫片填隙结构复合材料表面,特别是在液体垫片较厚的一侧,易出现应变集中区。承受动载荷后,接头的孔变形存在非对称现象,且采用非对称混合垫片进行填隙时,结构孔变形的非对称性更强。

不同处理工艺对自粘聚合物改性沥青防水卷材T型搭接缝不透水性的影响

考察了不同类型自粘聚合物改性沥青防水卷材搭接缝、T型搭接缝的不透水性,探讨了沥青防水涂料处理工艺、抹角处理工艺和双面自粘防水卷材处理工艺对T型搭接缝不透水性的影响。结果表明,自粘防水卷材的搭接缝不透水性均满足GB 55030—2022的要求;未处理的T型搭接缝在常温环境不透水性不合格;抹角处理后T型搭接缝的不透水性均满足GB 55030—2022的要求,无胎类自粘防水卷材建议优先采用沥青防水涂料处理T型搭接缝,不推荐双面自粘防水卷材处理工艺。

表面清理方式对激光焊不同焊接接头的质量影响分析

为了避免焊前表面清理造成焊缝质量的不稳定、表面残留物总量高,进而使杂质进入焊缝,导致焊缝腐蚀、结构损坏等质量隐患的问题,针对2mm厚SUS301L-DLT不锈钢材料分别就对接和搭接两种标准接头为试验对象,采用不做任何清理、丙酮清洗、砂轮打磨后用丙酮清洗等3种方式对焊缝表面进行清理。结果表明:通过评估证实了清理方式不同对焊缝的力学性能影响不大,而与焊缝表面状态有直接关系;采用丙酮清洗方式对不锈钢进行清理,综合效果最佳。

配筋形式对小箱梁“T”形UHPC湿接缝连接强度影响的有限元分析

本文以4 m×20 m预制小箱梁桥负弯矩区横向湿接缝为背景,应用UHPC材料替代传统高强微膨胀混凝土作为湿接缝材料,并做了“T”形构造设计.应用ABAQUS进行有限元建模,采用内聚力模型处理UHPC湿接缝与普通混凝土箱梁交界面,结果表明,在墩顶“T”形接缝翼缘的UHPC-NC交界面为危险截面;改变搭接钢筋直径和预埋筋与搭接钢筋的搭接长度对极限荷载影响较大,而对开裂荷载影响较小;改变预埋钢筋与搭接钢筋的搭接长度能有效影响UHPC-NC的连接强度,而改变搭接钢筋直径对UHPC-NC的连接强度影响较小.

轴力-弯矩作用下波纹钢搭接接头力学行为数值分析

波纹钢搭接接头作为装配式波纹钢地下工程结构的薄弱环节,在轴力-弯矩作用下的力学行为亟待研究。依托前期足尺试验,结合数值模拟方法,分析了螺栓数量及波纹钢板厚度对搭接接头破坏模式和抗弯承载能力的影响机理,探讨了搭接接头的优化设计方案,建立了极限弯矩经验公式。研究结果表明:我国规范的螺栓设计安全冗余较高,接头破坏模式主要表现为受压侧波纹钢板屈曲。单波螺栓数量越多、波纹钢板越厚、轴力越小,波纹钢搭接接头的抗弯承载能力越强;单波螺栓数量每增加2个,接头极限弯矩平均增长5.9%;波纹钢板厚度每增加2 mm,接头极限弯矩平均增长21.9%;当单波螺栓数量为6个、波纹钢板厚度大于6 mm时可兼顾安全性和经济性。极限弯矩经验公式的拟合优度较高,可为接头强度校核提供参考。

镀银层参数对配电开关柜内固定搭接电连接接触部位导电性影响的仿真分析和实验研究

[目的]配电开关柜内固定搭接的导电性是确保开关柜可靠运行的重要参数。为提高固定搭接的导电能力,工业上目前主要在其接触部位采取镀银处理,但缺乏镀银层厚度、表面粗糙度和硬度对固定搭接部位导电性影响的研究,亟需给出合理的设计标准。[方法]以配电开关柜内的母排固定搭接为研究对象,通过构建三维多物理场耦合有限元模型研究了镀银层厚度、表面粗糙度、硬度及涂覆电力润滑脂对其接触部位导电性的影响,并投制了1∶1尺寸的试验样件进行实验验证。[结果]在母排固定搭接电连接接触部位镀银能够提高接触表面的导电性,镀银层的粗糙度和硬度对接触部位的导电性有一定的影响,镀银层厚度的影响则较小。涂覆电力润滑脂能够显著提高固定搭接接触部位的导电性。[结论]本文的研究结果可为配电开关柜内固定搭接电接触部位Ag镀层参数的标准化设计提供理论与实验依据。

焊接工艺参数对不锈钢搭接焊缝成形的影响

针对MARKⅢ型LNG薄膜舱的主屏壁波纹板焊接特点及要求,采用等离子弧焊接方法,在立向上位置改变主要焊接工艺参数开展系列试验,研究工艺参数对304L不锈钢搭接焊缝成形的影响规律。结果表明,电弧峰值电流、脉冲频率和离子气流量等电弧参数以及电弧长度、焊枪指向位置对焊缝成形有明显影响;焊缝成形良好的工艺参数范围为:峰值电流70~95 A,基值电流30 A,脉冲频率4~6 Hz,离子气流量0.20~0.35 L/min,电弧长度d1在0.8~1.4mm,焊枪指向位置d2为-0.3~0.3 mm。这为开发自动化焊接设备提供了理论基础。

工艺参数对镁/钢搅拌摩擦搭接焊组织与性能的影响

对2.5 mm厚的AZ31B镁合金和2 mm厚的DP600高强钢平板进行搅拌摩擦搭接焊连接实验。通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、射线衍射仪(XRD)、拉伸实验和硬度测试,研究工艺参数对镁/钢搭接接头显微组织、连接机理和力学性能影响。结果表明:镁/钢接头连接机制为机械结合,且随着焊接进给速度增大,接头拉伸性能降低;随着旋转速度增大,接头拉伸性能先增强再降低。在进给速度80 mm/min,旋转速度900 r/min时达到最大剪切破坏载荷为295.8 N/mm。界面处晶粒细化显著,硬度明显高于母材。

一种温度自适应碳环密封结构及性能验证

介绍了一种新型的温度自适应碳环密封结构,包括碳环结构及材料、密封试验方法、温度自适应碳环密封效果及应用环境。与传统的碳环密封不同,该温度自适应碳环密封能够随着工作环境温度变化,自动调整碳环内孔尺寸,始终保持碳环与转轴(或轴套)的间隙值为初始间隙,有效地减少了密封泄漏量。对比验证结果表明,该温度自适应碳环密封比传统碳环密封具有更好的密封性能和应用价值。

可缩性U型钢拱架卡缆节点力学特性试验研究

针对深部巷道可缩性U型钢拱架易在卡缆节点处产生破坏的问题,以U29型钢拱架卡缆节点为研究对象,建立承载力二次预紧提升率评价指标,通过室内试验和数值试验对影响卡缆节点承载力的初始扭矩、搭接长度和二次预紧等因素进行研究。试验结果表明:初始扭矩和搭接长度是影响拱架节点承载能力的主要因素;同时对节点施加二次预紧,能够有效提高拱架节点的承载能力,当初始预紧扭矩为150 N·m、搭接长度为500 mm时,二次预紧后承载力可提高35.30%;当初始扭矩大于160 N·m时,二次预紧的提升效果将不再明显;搭接长度小于400 mm时,试件在受力后期会因变形过大无法起到有效约束作用。