圆竹组合内嵌钢管新型节点力学性能研究

针对圆竹组合内嵌钢管节点存在稳定性差、竹材孔易劈裂等问题,在钢管与竹壁之间填充聚氨酯材料,通过试验分析和数值模拟,探讨聚氨酯填充组合内嵌钢管连接节点的受力情况及破坏形式,并对节点承载能力影响因素进行分析。结果表明:聚氨酯填充可以提高圆竹组合内嵌钢管新型节点的承载力,改善螺栓孔周围竹材应力状态;根据竹结构及螺栓应力应变曲线,考虑安全性以及经济性影响因素,当圆竹直径90 mm时,螺栓直径为12 mm、钢管直径为54 mm、上端部与螺栓孔距离200 mm为该节点合理参数。研究成果可为大型竹结构建造提供参考。

基于ABAQUS的圆钢管含铁尾矿砂活性粉末混凝土短柱轴压性能研究

为研究圆钢管含铁尾矿砂活性粉末混凝土(RPC)短柱的轴压性能,综合已有的钢管RPC短柱受压性能的试验结果以及自身的实验结果,借助有限元分析软件ABAQUS,建立了已完成的钢管RPC短柱试验试件的有限元模型。将数值计算所得破坏形态、荷载-应变曲线、极限承载力与试验结果进行对比,论证了模型计算结果的可靠性。同时分析了套箍系数对试件轴压性能的影响。结果表明:圆钢管含铁尾矿砂RPC轴压柱破坏形态为两种,当套箍系数ξ在0.601~0.953之间时,为剪切破坏;当ξ>1时,为腰鼓形破坏。轴压短柱的荷载-应变曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段、承载力下降阶段和承载力上升阶段,部分试件没有承载力下降阶段会直接进入承载力持平阶段或上升阶段。最后根据试验结果拟合其计算公式,与现有文献中的极限承载力数据对比,得出的公式适用性较好,可为工程设计提供参考。

适老化钢混结构抗震性能的建筑设计研究

为了提升圆钢型钢再生混凝土组合结构的抗震性能,共设计了11组钢-再生混凝土组合柱试件,采用低周往复加载的方式考察了再生骨料取代率、钢管径厚比、配钢率、轴压比和型钢截面形式对钢-再生混凝土组合柱破坏形态、滞回曲线、骨架曲线等的影响。结果表明,11组钢-再生混凝土组合柱试件的破坏形式表现为钢-再生混凝土柱脚处钢管鼓曲、内部混凝土压碎,滞回曲线都较为饱满,整体呈现出“梭形”,体现出较好的变形和耗能能力;随着再生骨料取代率从0增加至100%,组合柱试件的屈服荷载P_(y)、峰值荷载P_(max)、极限荷载P_(u)变化很小,而延性系数平均值μ_(ave)逐渐降低;随着径厚比从44增加至73.3,组合柱试件的P_(y)、P_(max)、P_(u)和μ_(ave)逐渐减小;随着配钢率从5.55%增加至8.52%,组合柱试件的P_(y)、P_(max)、P_(u)和μ_(ave)逐渐增大;随着轴压比从0.2增加至0.6,组合柱试件的μ_(ave)逐渐减小;箱型组合柱试件的P_(y)、P_(max)、P_(u)和μ_(ave)会相对十字型和工字型组合柱试件更大,表现出相对更好的承载能力和变形能力。整体而言,再生骨料取代率对组合柱的抗震性能影响较小,增大径厚比、配钢率和采用箱型钢有助于提升钢-再生混凝土组合柱的抗震性能。

圆多腔体中空钢管混凝土柱抗震性能分析

为研究圆多腔体中空钢管混凝土柱的抗震性能,首先对圆实心分腔复式钢管混凝土柱试件的试验结果与有限元结果进行比对,确定了有限元模拟方法有效后,再利用ABAQUS建立了以轴压比(0.2~0.6)、剪跨比(3~5)、截面形式(圆多腔体中空截面与圆多腔体实心截面)为基本参数的12根柱模型,对其进行了低周往复加载,对比分析了剪跨比、轴压比、截面形式对模型滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化以及耗能能力的影响规律。结果表明:剪跨比较小的模型,随轴压比的增大延性系数与耗能能力增幅明显,但轴压比对刚度退化的影响不明显;剪跨比较大的模型,在轴压比也较大时极限承载力、延性与耗能能力有显著衰减的趋势,刚度退化也对轴压比较为敏感;在轴压比较小时,圆多腔体中空钢管混凝土柱与圆实心分腔复式钢管混凝土柱相比耗能能力差异不大,但随轴压比增大,圆多腔体中空钢管混凝土柱滞回耗能有显著提高。

冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结性能试验研究

为研究冻融循环作用后圆钢管混凝土界面粘结滑移性能,以冻融循环次数、钢管壁厚、混凝土强度为变量,设计21个试件进行推出试验,分析冻融损伤后圆钢管混凝土柱粘结强度、荷载—滑移及钢管应变的变化规律。结果表明:经冻融循环作用后圆钢管混凝土柱的荷载—滑移曲线与未经冻融试件趋势相似,均可分为上升段、下降段、残余段;受冻融循环作用影响的圆钢管混凝土柱界面粘结性能下降,粘结强度与冻融循环次数成反比,界面滑移量总体呈上升趋势;增大套箍系数可增大试件界面粘结强度,提高圆钢管混凝土柱抗冻性能。根据试验结果,提出考虑冻融循环次数和套箍系数的圆钢管混凝土柱粘结强度计算表达式,计算结果与试验结果吻合良好。

304不锈钢薄壁管件纵缝焊接接头残余应力数值模拟研究

目的采用数值模拟方法代替传统测量方法,以准确模拟不锈钢薄壁管件焊接接头残余应力分布规律及预热温度对焊接残余应力的影响规律。方法采用TIG焊接方法对304不锈钢进行圆管纵缝焊接试验,以最优焊接工艺参数为基础,基于ABAQUS有限元仿真软件,采用热力完全耦合模型,在DFLUX子程序中运用Fortran语言对模型进行汇编以完成ABAQUS的二次开发,模拟薄壁管件纵缝焊接热力耦合过程,并在模拟结果上添加预热温度为150℃的预热工艺。结果304不锈钢薄壁管件焊接过程中会产生较大的残余应力,局部区域接近管材的屈服应力。纵向残余应力趋于焊缝中心方向由压应力转化为拉应力,焊缝中心横向应力承受压应力,并且随着向焊缝两侧移动,横向残余应力值逐渐趋近于0。焊缝厚度方向上的径向应力值变化幅度较小。预热可以有效降低不同方向上的焊接残余应力,其中对纵向残余应力的改善最为明显。结论数值模拟方法能够准确计算出不锈钢薄壁管件焊接接头残余应力分布,预热处理能够有效降低接头残余应力。

货车后下部防护装置的改进与仿真

通过对比货车是否安装后下部防护装置对后面追尾车辆所造成的危害,对现有的货车后下部防护装置的结构进行了改进。根据碰撞过程中后下部防护装置的最大限度吸收能量的原则,将槽钢改进为圆钢管,并对其进行仿真。仿真结果表明:圆钢管型后下部防护装置比槽钢型后下部防护装置更加安全、可靠,具有较强应用价值。

泥石流冲击荷载下圆钢管的破坏机理分析

为研究泥石流冲击荷载下圆钢管构件的破坏机理,利用LS-DYNA对一端固定的圆钢管构件进行数值模拟分析.通过改变钢管的直径、壁厚、撞击点高度,以及冲击物的质量、冲击物的速度等变量,计算了243个工况,并对圆钢管构件的动力响应进行对比分析.结果表明,钢管构件的壁厚、直径越大,则构件的冲击力越大,冲击点处的变形区域越小,产生的位移越小;在不同的撞击高度下,撞击自由端处引起的位移是柱脚位移的2倍,而冲击力相差不大;冲击物的速度、质量越大,则冲击能量越大,冲击力越大,构件局部发生的变形区域更大,整体产生的位移也随之增大.

带加劲肋焊接空心球节点足尺试验研究

为满足某体育场馆钢结构屋盖设计需要,对屋盖的带加劲肋焊接空心球节点(共12个)进行轴向拉、压足尺模型试验和分析。通过试验研究,得到加载过程中节点球身和钢管表面各测点的应变与荷载的关系。通过分析大直径球节点钢管和钢球的受力变形状态,提出该类节点受力明显变化的四个阶段,对该类节点的安全性和承载力富余度进行评价,将试验值和规范规定的承载力计算值进行比较,并对规范推荐的承载力计算公式提出了有效建议。

P91钢连铸圆坯热轧钢管表面开裂的原因分析

采用电弧炉(EBT)→炉外精炼(LF+VD)→弧形连铸的工艺生产P91钢圆管坯,为周期连轧管机组提供坯料。使用Φ500 mm连铸圆坯轧制Φ559 mm×35 mm高压锅炉用钢管时,钢管外表面出现裂纹,大部分钢管经局部修磨后探伤合格,但仍有部分钢管因修磨超过壁厚负公差而报废。对本批次钢管、连铸坯取样,进行了金相、酸浸、扫描电镜及能谱等测试,以分析并确认缺陷产生的原因。结果表明,钢管表面裂纹是因连铸坯出现了表面裂纹所致,结晶器内冷却不均,造成连铸坯表面凹陷处存在细小裂纹,形成的δ铁素体增大了钢管加工变形时产生裂纹的倾向。

大口径钢管圆度测量喷标系统设计与误差补偿研究

为满足大口径钢管测量精度的需要,设计了一种龙门架式钢管在线测量及喷标系统。利用龙门架两侧立柱激光传感器的竖直运动,测量钢管截面外径上点的坐标,利用最小二乘法求其圆心坐标,采用近似直径法求取该截面的最大直径和最小直径,从而求得该截面的圆度。实例证明该系统及数据处理算法可实现钢管外径及圆度的测量,并具有相当高的精度。对测量结果进行误差分析,得知影响测量结果的主要来源是钢管的摆放姿态,通过投影及坐标变换对误差进行补偿,补偿后结果得到了一定的改善,从而验证了误差分析的合理性和补偿方法的可行性,该系统可用于大口径钢管的在线测量。

连铸圆管坯在Φ400mm自动轧管过程中组织与性能的变化及最小压缩比的确定

研究了２０Ｍｎ３钢连铸圆管坯在轧管过程中组织与性能的演变过程。研究表明，最小压缩比（延伸系数）可定为４。

油井钢管圆螺纹接头机紧状态下的力学分析

通过建立机紧状态下的扭矩方程,应用MATLAB软件对P110油井钢管圆螺纹接头在正常机紧、过机紧和欠机紧状态下的扭矩进行仿真,并借助ANSYS软件分析了圆螺纹接头在不同机紧状态下的力学状态。研究结果表明:油管和接箍啮合的开始部位存在明显的应力集中区,在过机紧(2.5圈)状态下,应力集中区将超过规定值而增大螺纹接头粘扣的趋向。

基于修正Park-Ang模型的圆钢管构件地震损伤评估

为合理评估薄壁圆钢管构件的地震损伤程度,基于Park-Ang地震损伤模型,通过修正相关参数,建立了适用于圆钢管构件的地震损伤模型。利用圆钢管构件在低周反复荷载作用下的骨架曲线,给出了损伤模型中各待定参数的计算方法,在此基础上通过反演构件破坏点损伤因子为1.0时的模型组合系数,并利用曲线拟合法得到模型组合系数与构件轴压比、长细比和径厚比等参数间的关系式,从而建立构件的地震损伤评估模型。结果表明,修正的Park-Ang损伤模型可较好地评估圆钢管构件的损伤程度,构件达到极限破坏时的损伤因子值收敛于1.0且离散性较小,构件的破坏程度可划分为基本完好、轻微与中等破坏、严重破坏和失效破坏,对应的损伤因子界限值分别为0.02,0.41和1.00。

注浆固结帷幕及锚拉钢管桩在支护工程的应用

通过工程实例 ,说明了在饱和圆砾层基坑边坡中使用高压注浆固结帷幕锚拉钢管桩固砂阻水和基坑支护的可行性 。

无缝钢管分层缺陷的鉴定

连铸圆管坯轧制无缝钢管出现的分层缺陷,是钢管壁厚中间区域和靠近内表面区域存在着异常夹杂物所致,这些异常夹杂物是钢液在冶炼和浇注过程中的脱氧产物,以及卷入钢液中的熔渣、被浸蚀的耐火材料及保护渣。使用超声波测厚仪或超声波探伤仪可以发现这种缺陷;在有分层缺陷的钢管内表面,往往伴有许多鼓包和翘皮;连铸圆管坯生产厂家应该保证连铸圆管坯轧制的无缝钢管无冶炼和浇铸因素引起的分层缺陷。

斜辊矫正钢管圆度变化规律的研究

在弹塑性弯曲矫正理论的基础上 ,对 2 -2 -2型矫正机的矫正过程进行了分析。结果显示了各辊的矫正效果以及压扁量的最佳选择区间 ,为提高矫正精度。

关于无缝钢管离层和分层缺陷的讨论

对无缝钢管的离层和分层缺陷在相关标准和文献中的表述及使用问题进行了讨论。分析认为,无缝钢管中的离层和分层是两种缺陷,而不是一种缺陷。建议在无缝钢管有关国家标准中规定"钢管不允许有离层和分层缺陷";在YB/T4149—2006《连铸圆管坯》标准中补充规定"连铸圆管坯轧制的钢管不允许有冶炼因素引起的分层缺陷。分层缺陷可以用超声波测厚仪测定。"

连铸圆管坯热装方法及系统设计理念与实用性分析

介绍了热轧钢管连铸圆管坯热装方法及系统的设计理念、工艺流程、主要设备选型、效益测算以及实用性等。该方法及系统的设计理念是:将热轧钢管与炼钢连铸两系统集成整合成一体,炼钢连铸系统按照热轧钢管系统要求,实时组织生产并供坯;两个系统在小时产量和年产量上匹配;圆管坯热装系统工艺流程顺畅、合理;倍尺圆管坯采用两座步进式加热炉(预热炉、高温炉)加热和高速旋转热锯机锯成定尺。

基于ABAQUS的复式圆钢管柱滞回性能分析

为研究分析复式圆钢管混凝土柱的滞回性能,利用ABAQUS建立了混凝土与钢管强度、弹性模量均相同的9个模型,对比分析了剪跨比、轴压比对模型极限承载力与延性系数的影响。结果表明:复式圆钢管混凝土柱在剪跨比相同时,随轴压比增大模型的极限承载力逐渐减小,延性系数呈先增大后减小的发展趋势;在轴压比相同时,随剪跨比增大模型的极限承载力大幅递减,模型的延性系数在轴压比为0.4时对剪跨比不敏感,在轴压比为0.2时有近25%的提高,但延性系数在轴压比为0.6时大幅下降。