磷石膏掺量对钢管混凝土力学性能的影响

通过正交试验研究了粉煤灰掺量(10%、15%、20%、25%)、矿粉掺量(15%、20%、25%、30%)、磷石膏掺量(0、2%、4%、6%)对混凝土抗压强度的影响,优选出了最佳掺量,在此基础上,研究了磷石膏掺量(0、2%、4%、6%)对钢管混凝土轴压性能的影响。结果表明:当粉煤灰、矿粉、磷石膏的掺量分别为10%、20%、2%时,混凝土的28 d抗压强度最大;随着磷石膏掺量的增加,钢管混凝土试件的极限承载力先增大后减小,最佳掺量为2%,此时,钢管混凝土试件受压破坏后的横向变形不明显。

基于相似理论的冲击模型试验结果修正-钢管混凝土柱的研究

缩尺模型冲击试验是研究原尺寸钢管混凝土冲击性能的重要手段之一,由于在冲击作用下,受应变率效应的影响,钢管混凝土柱缩尺模型试验中材料的动力强度和原型结构的动力强度并不满足相似比关系,导致缩尺试验结果映射原型结构冲击性能时存在一定的误差。基于密度、几何尺寸、冲击速度量纲体系建立相似模型准则,建立了大尺寸钢管混凝土柱侧向冲击的1/2、1/4和1/8相似缩尺模型,同时利用Workbench/LS-DYNA软件建立圆钢管混凝土柱侧向冲击的有限元模型,在验证模型的有效性后,分别从钢材和混凝土应变率敏感方程出发,对动态屈服应力相似性进行分析,重新推导相似比系数以解决材料应变率效应对不同相似比模型冲击性能的影响。结果表明,在考虑材料动态屈服应力相似后,钢管混凝土柱缩尺模型映射原尺寸结构冲击性能时,接触力、最大变形、屈服应力、冲击物速度和时间历程曲线吻合度的误差均得到进一步减小,其中最大变形误差减小最为显著,最大变形误差均在1.5%以内。总之,考虑材料动态屈服应力相似后,钢管混凝土柱缩尺模型映射原尺寸结构冲击性能的误差得到有效减小。

大直径不锈钢管内旋压成形的金属流动堆积缺陷研究

采用Abaqus软件仿真分析大直径不锈钢管在内旋压成形过程中的金属流动堆积现象。采用单因素控制法讨论了壁厚分别为20 mm、12 mm和7 mm时Ф508 mm不锈钢管在三旋轮内旋压过程中的等效应变、金属流动及旋轧力的变化规律,并分析了不同厚度时层间金属质点的流动速度,进一步得出金属流动堆积的原因。结果表明:随着初始壁厚值的不断减小,壁厚为7 mm时,旋轮前方产生的金属堆积高度达到9 mm,接触区的等效应变值最大达到7.9,产生的旋轧力高达450 kN。可见,在相同工况下,钢管的壁厚越小,接触区的等效应变值越大,所需旋压力也越大,产生的金属堆积现象越严重。

不锈钢管混凝土构件力学性能研究现状与展望

不锈钢管混凝土构件兼具钢管混凝土构件的特性和不锈钢材料的耐腐性。由于不锈钢的非线性特性,其力学行为与传统钢材显著不同。为了解决不锈钢管混凝土构件在应用中可能遇到的设计挑战,特别是由于忽视不锈钢的应变硬化和显著的非线性特性而导致对钢管截面强度过于保守的估计问题,对国内外不锈钢管混凝土构件的静力性能、界面黏结性能和动力性能的研究进展进行了详细阐述,并指出当前研究主要集中在静力性能,特别是截面轴压承载力的计算方法,而界面黏结性能和动力性能的研究还处于初步阶段。此外,针对目前不锈钢管混凝土构件的研究尚未充分考虑不锈钢材料应变硬化阶段的问题,对连续强度法的应用进行了总结和改进,提出了进一步的研究工作展望,以期更准确地描述和预测不锈钢管混凝土构件的力学性能,从而在结构设计中最大化其应用优势。

冷弯厚壁型钢钢管冷作硬化效应

通过对冷弯厚壁钢管上截取的平板板材、弯角板材、母材和相应方、矩形截面短柱的试验研究,得到短柱全截面屈服强度相对于母材强度的提高值.运用国内外相关规范的计算公式对短柱屈服强度实测值进行对比分析,表明这些公式都不宜直接用于我国冷弯厚壁型钢的屈服强度计算.根据试验结果,在《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)基础上,提出适用于冷弯厚壁型钢的计算公式,将修正公式计算结果与试验实测数据对比,证实了该公式有效.

钢管混凝土柱组合轴压刚度的理论分析

应用连续介质力学的方法,对钢管混凝土进行了小变形下的弹性理论分析。导出了钢管混凝土柱弹性本构方程、组合轴压弹性模量和组合轴压刚度的理论计算公式。结果表明,钢管混凝土柱组合轴压刚度与简单地把钢管刚度和混凝土刚度叠加起来的换算轴压刚度相比,能够提高6.9%～26.4%。理论计算公式算得的结果与按照统一理论所得的结果相近。理论计算公式能够精确可靠地描述钢管混凝土构件在小变形下的弹性行为。

Cl^-浓度对超级13Cr油管钢应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀开裂(SCC)的实验方法,通过应力应变(σ-ε)曲线、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)等手段分析了超级13Cr油管钢在NaCl溶液中的抗拉强度、延伸率、断裂时间、应力腐蚀开裂敏感性指数(kscc)和断口形貌,研究了Cl-浓度对其应力腐蚀开裂行为的影响。结果显示:当NaCl溶液浓度低于15%时,超级13Cr油管钢应力腐蚀的程度较轻,抗应力腐蚀开裂性能较好;而当NaCl溶液浓度大于25%时,其应力腐蚀的程度严重,抗应力腐蚀开裂性能较差;随溶液Cl-浓度的增大,超级13Cr油管钢的力学性能降低、抗SCC性能降低、应力腐蚀开裂的倾向增大、应力腐蚀开裂敏感性指数kσ和kε均呈现增大的趋势,且kε比kσ增大的趋势更明显;Cl-浓度对超级13Cr油管钢塑性的影响比对其抗拉强度的影响更显著。

钢管RPC抗冲击压缩特性及极限强度确定方法

采用74 mm分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)试验装置,分别对20块钢管活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete-Filled Steel Tube,钢管RPC)和20块RPC试件进行了不同加载速率的冲击压缩试验,得到了不同应变率下的动态应力-应变曲线、峰值应力和峰值应变,分析了试件的破坏特征。在钢管混凝土静态轴向极限承载力计算公式基础上引入应变率效应,得到钢管RPC极限强度确定方法。结果表明:钢管RPC和RPC的峰值应力和峰值应变均随平均应变率增大而增大。冲击荷载作用下,钢管RPC比RPC具有更高的强度,更好的延性和完整性,是一种良好的抗冲击防护工程材料。钢管壁厚对钢管RPC动态应力-应变关系有明显影响,一定冲击速度下壁厚较薄的钢管RPC出现了明显的屈服平台和应力强化现象,峰值应变也显著增大。钢管RPC极限强度理论计算结果与试验结果存在一定的相对误差,但随着响应应变率增大相对误差逐渐减小。

恒高温后圆钢管混凝土轴压短柱弹塑性分析

在已有恒高温后混凝土单轴受压和钢材单轴拉伸力学性能研究的基础上,建立了恒高温后混凝土轴对称三轴受压应力-应变关系和复杂受力下的钢材多轴应力-应变关系。应用连续介质力学,建立了恒高温后钢管混凝土同时受压的同心圆柱体计算模型,采用弹塑性全过程分析理论,建立了恒高温后钢管混凝土轴压组合弹性模量理论计算公式和组合应力-应变关系全曲线的理论表达式,并编制相应的计算程序对恒高温后钢管混凝土轴压短柱受力性能进行弹塑性全过程分析,计算结果与试验结果吻合较好。

基于应变模态差的海洋平台构件的损伤识别研究

对于具有一定损伤的导管式海洋平台钢管梁来说,实验模态分析得到的位移模态和固有频率难以有效的反应结构损伤的实际状况,特别是对早期的轻微损伤。为了提高损伤识别的效率和效果,根据海洋平台钢管梁架的受力特点,由节点位移模态推到出节点应变模态。然后利用损伤前后的应变模态差作为损伤识别的指标。将这个指标用在海洋平台钢梁构件焊缝和跨中单元的损伤识别上。通过建立钢管梁焊缝损伤的ANSYS模型,进行数据模拟分析,该方法能够在低阶模态条件下,有效的识别早期的轻微损伤。

约束混凝土性能研究

FRP约束混凝土和钢管混凝土是两种不同的约束混凝土的应用形式。分析表明,约束混凝土可以显著提高其承载力和延性。通过比较FRP约束混凝土和钢管混凝土性能的差异,指出约束混凝土的性能主要与约束效应系数、非约束混凝土的强度以及约束材料的性能有关,并且给出了约束混凝土的统一强度模型和FRP约束混凝土的应力-应变模型,模型的计算结果与试验数据吻合较好。

3种不同钢管混凝土本构关系模型研究

对韩林海,Susantha,Saenz 3种钢管混凝土核心混凝土的单轴应力—应变关系做了介绍,对采用不同混凝土强度等级、不同径厚比(宽厚比)的圆钢管(方钢管)混凝土的应力—应变关系作了分析,并对3种不同本构关系作了对比分析研究。结果表明:对于相同等级的混凝土,径厚比(宽厚比)越小,钢管对核心混凝土的约束效应越好,即核心混凝土强度提高越大;Saenz模型的延性好于其他两种模型,应力峰值较大;3种模型中,圆钢管对混凝土的约束效应明显好于方钢管。

钢管混凝土偏心受压应力—应变试验研究

试验共对18根钢管混凝土偏心受压短柱进行了测试。试验参数包括偏心率和截面参数(含钢率和混凝土强度)。介绍了试件的内容、试验装置与方法,并重点进行了偏心率对钢管混凝土偏压构件受力性能影响的分析。分析结果表明,偏心率大,相同的纵向应变所对应的钢管环向应变小,紧箍力对提高混凝土强度的作用也随之削弱,构件的承载力也明显降低,达到极限承载力时钢管受压边缘的应变值也相应要大。但偏心率对构件的延性系数影响不大。

温度对超级13Cr油管钢慢拉伸应力腐蚀开裂的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀开裂试验方法,通过σ-ε曲线和SEM等分析了超级13Cr油管钢抗拉强度、延伸率、断裂时间、应力腐蚀开裂敏感性指数(kscc)和断口形貌;研究了温度对其在3.5%NaCl溶液中应力腐蚀开裂(SCC)的影响。结果表明:当温度<60℃时应力腐蚀的程度较轻;当温度>80℃时应力腐蚀的程度严重;随温度的升高,超级13Cr油管钢的抗拉强度降低,延伸率减小,断面收缩率减小,断裂时间减小,应力腐蚀开裂的倾向性增大,应力腐蚀开裂敏感性指数kσ和kε均呈现增大的趋势,且kε比kσ增大的趋势更显著;温度对超级13Cr油管钢的塑性变形性的影响比对抗拉强度的影响更大。

钢管混凝土极限压应变的计算方法

钢管混凝土极限压应变是钢管混凝土结构抗震设计的重要参数之一。本文首次基于一种能量平衡的方法提出了预测钢管混凝土极限压应变的计算方法,文中还给出了一相应的计算程序框图。

不同模具组合对0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形质量的影响

采用有限元法研究了不同模具组合下0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲应力应变分布、壁厚变化和截面畸变规律。研究结果表明：在弯曲模、夹块和压块组成的基本模块的基础上,添加防皱块会导致等效应力、切向拉应力和切向拉应变增加,而切向压应力、等效应变和切向压应变减小;添加芯棒会导致切向应力和等效应变减小,而等效应力和切向应变增大;同时添加防皱块和芯棒则会导致等效应力、切向应力和切向应变增大,而等效应变减小。添加防皱块会导致弯管截面畸变率增大,但对壁厚变化率影响不大;添加芯棒能够有效抑制弯管截面畸变,且壁厚减薄率仅为9.0%-9.15%,远小于15%的航空标准。综合考虑0Cr21Ni6Mn9N不锈钢管数控弯曲成形质量和生产成本,可确定出最优的模具组合为弯曲模＋压块＋夹块＋芯棒。

基于双剪统一强度理论的轴心受压钢管混凝土承载力的研究

从双剪统一强度理论出发,推导出钢管混凝土核心混凝土抗压强度的计算公式,进行了钢管混凝土试件的轴心抗压试验,得出了其荷载变形曲线及极限荷载,并进行了钢管混凝土承载力的理论计算,所得理论结果与试验结果基本一致,说明双剪统一强度理论对于钢管混凝土的理论计算有非常好的适用性,为钢管混凝土的分析计算提供了一定的理论依据。

圆钢管超高强混凝土应力-应变关系研究

在40根圆钢管超高强混凝土短柱轴压试验研究的基础上,将钢管超高强混凝土视为一新型组合材料,建立其应力-应变关系曲线的理论特征参数(极限强度、平台强度以及峰值应变)计算方法.通过比较发现,现有钢管混凝土的相应计算公式不适用于圆钢管超高强混凝土.最后,推导建立了圆钢管超高强混凝土短柱轴压应力-应变关系的三段式曲线方程,并验证了该方程理论曲线与试验曲线吻合良好.

304不锈钢焊接接头的耐应力腐蚀性能

碳钢／304不锈钢复合管如果不锈钢钢管的焊接工艺参数不当，焊接接头便容易发生应力腐蚀。采用钨极氩弧焊方法焊接了304不锈钢钢管，通过慢应变速率拉伸和双环动电位再活化试验研究了不同焊接工艺参数焊接接头的耐应力腐蚀性能。结果表明，可有效提高耐应力腐蚀性能的最优焊接工艺：氩气流量为12～15L／min，焊丝为ER308，焊接电压为50V，电流为50A，焊接速度为8～10cm／min；选择合适的焊丝和降低焊接电流可有效增加304不锈钢焊接接头处的耐应力腐蚀性能。

螺旋焊管脆性开裂失效分析

对一起国产低碳钢螺旋焊管的断裂失效进行了分析。通过宏观、微观的检查及化学成分、力学性能的测试，发现是应变时效脆化和蒸汽中残留NaOH碱脆联合作用的结果，并提出了相应的措施。