Q690厚板对接焊残余应力评估及其对焊接接头断裂性能的影响

[目的]旨在研究高强钢厚板多层多道焊的复杂焊接残余应力,评估其对焊接接头断裂性能的影响。[方法]以75 mm厚Q690高强钢板为研究对象,制定多层多道对接焊工艺,完成对接接头的焊接,使用轮廓法获得中剖面的纵向残余应力,基于自主开发的高效热−弹−塑性有限元计算方法,再现厚板多层多道焊的热循环、微观组织演变等现象,将单轴拉伸试验与GTN损伤模型相结合,提出Q690高强钢板的GTN模型参数,分析金属母材及焊接接头试样的断裂特性和应力−应变曲线。[结果]采用所提方法预测的厚板对接接头熔池形状、金相体积分数都与试验测量基本吻合;考虑焊接固态相变和高强钢轧制初始应力的力学分析,得到的焊接残余应力与试验结果高度一致,并得到了横向残余应力分布;考虑焊接微观缺陷及横向残余应力,阐明了残余应力影响焊接接头断裂性能的力学机理。[结论]相关研究可为高强钢厚板焊接结构残余应力及断裂性能评估提供借鉴和指导。

基于斜三角形摆弧的中厚板多层单道焊接路径规划

针对中厚板结构件焊接较为复杂的问题,研究应用于中厚板焊缝的摆弧路径,提出一种基于空间直线斜三角形摆弧的轨迹算法,实现中厚板焊缝的焊接。首先,研究空间直线斜三角形摆弧轨迹算法来计算摆弧路径各插补点位置信息。然后,由插补点位置信息结合焊缝特征进行焊枪位置规划、焊道速度规划。其次,将所得到的各焊接路径算法生成的插补点输入至MATLAB进行仿真验证。最后,搭建实验平台,进行摆弧生成实验、焊接实验。实验结果表明:该算法是可行的,可以应用于实际焊接工程中。

全框支厚板转换斜交高层结构抗震性能研究

设计制作1∶15全框支厚板转换高层结构的微粒混凝土振动台试验模型,进行7度小震、中震、大震以及8度大震作用下单向、双向、三向共计44组工况的振动台试验,研究动力特性、动力放大系数、层间位移角等性能指标,揭示结构塑性损伤发展机制,进一步采用数值模型研究上部塔楼斜交角度对结构抗震性能的影响。结果表明,全框支厚板转换高层结构具有优良的抗震性能,模型结构经历8度大震后,全框支层未见明显裂缝,处于轻微损坏与完好之间,塔楼剪力墙底部和连梁端部裂缝发生明显,薄弱部位集中在3~10层;模型结构动力放大系数沿高度呈“S”形分布模式,在塔楼顶部放大明显,而全框支层的动力放大系数在不同烈度地震作用下始终处于1~2之间;塔楼斜交角度对此类结构体系动力特性和动力响应的影响很小,全框支层均能对上部不同斜交角度的塔楼起到充分的约束作用,上部塔楼承担绝大部分地震输入能量,全框支层的动力放大系数和动力响应均远低于上部塔楼,全框支厚板转换斜交高层结构体系能够实现“强全框支层弱塔楼”设计理念。

基于SYSWELD的大厚板窄间隙双丝埋弧焊热过程数值模拟

基于60 mm厚Q345R钢,开展了窄间隙双丝埋弧焊焊接试验,得到了合理的工艺参数,焊缝成型平整均匀无任何缺陷.通过SYSWELD有限元软件对大厚板窄间隙双丝埋弧焊焊接热过程进行数值模拟分析,模拟的熔池宽与高和实际相比,误差率均控制在5%以内,并利用热电偶装置测得热影响区热循环曲线与模拟的热循环曲线变化趋势基本一致,具有升温快,降温慢的特点,验证了该模型的有效性.为后续利用该模型,进一步探究不同参数或边界条件对于大厚板窄间隙双丝埋弧焊焊接热过程与应力-应变规律提供理论指导.

特厚板连铸七辊大压下扇形段辊缝控制模型

针对某特厚板连铸的七辊大压下扇形段,根据其结构特点及机架上框架、扇形段内外弧辊与夹紧油缸之间的关系,并通过数学公式推导,建立了辊缝调整的控制模型。该模型通过控制大压下扇形段的每个夹紧缸的位移量,实现扇形段入口、出口辊缝值的精确控制。利用该模型对三种不同工况的铸坯进行重压下实验,按照预先设定好的压下量及压下速率精确控制每个扇形段的动作过程,结果表明,铸坯中心疏松及缩孔明显减少,大大改善了铸坯质量。

考虑边界约束影响的充填挡墙厚度确定方法及应力分布规律研究

不合理的边界加固方式会导致充填过程中挡墙边缘抗弯能力弱化进而影响采场安全。基于此,为了确定合理的充填挡墙厚度,探讨边界约束对充填挡墙稳定性的影响,将挡墙结构简化为4类薄板模型。以第一强度准则为判断依据,提出了不同边界约束模式下充填挡墙厚度确定方法。结合大冶铁矿工程实际,探讨了不同边界约束模式下充填挡墙应力分布规律,并通过解析几何和数值模拟对本文理论模型进行了验证。研究结果表明:①挡墙最小厚度与充填高度、充填料浆容重呈正相关关系,与挡墙抗拉强度呈负相关关系,增加挡墙抗拉强度有利于挡墙稳定性;②挡墙内外侧拉伸应力分布存在明显差异,外侧呈X型分布,内侧呈O型分布,边界抗弯能力弱化会导致拉伸区域拓展,增加挡墙边界弯矩可以有效防止挡墙破坏;③数值模拟获取的应力分布规律与解析几何分析结果高度一致,进一步验证了本文充填挡墙厚度确定方法的可靠性,结果可为类似采场充填挡墙参数优化提供参考。

宽厚板全液压滚切剪机组智能化定尺系统研究与应用

高规格中厚板是众多领域重型装备制造的重要原料,成品板的精准分段和分段后板形测量是剪切智能化系统的重要部分。研究液压滚切剪智能剪切全过程的定尺技术、板头板尾不规则形状识别技术,以及剪切完成后的板形检测技术,构建剪切定尺和中厚板不规则形状检测的融合模型,借助视觉测量中的三维传感手段,定量监测剪切钢板的平直度、长度和宽度等参数,达到剪切过程的全域自动化应用,为高智能化的中厚板剪切工艺控制提供理论支撑和技术保证,实现热轧生产线上的智能升级优化。

大壁厚不锈钢复合板压力容器建造关键技术及应用

在大壁厚不锈钢复合板压力容器的建造过程中,通过深入研究其技术要点和难点,优化焊接接头结构设计,成功形成了一套完整的新型建造关键技术。这套技术不仅优化了焊接接头结构,还创新了一系列施工方法,包括筒体加热卷制、接头坡口机加工、接管内壁耐蚀层TIG/FCAW自动堆焊、不锈钢衬管液氮冷套、球形封头内壁耐蚀层带极埋弧堆焊、纵环缝窄间隙埋弧自动焊以及管口接头马鞍型埋弧焊等。这些新型建造关键技术的应用,在提高压力容器质量效果的同时,也带来了显著的经济效益,为行业同类型设备的建造提供借鉴。在未来的研究中,可以进一步探索这些技术在其他领域的应用,以实现更广泛的技术交流和合作。同时,对于大壁厚不锈钢复合板压力容器的建造,仍需不断深入研究其材料特性、工艺参数和施工方法,以不断提高设备的性能和安全性。

大厚度铝合金板疲劳裂纹扩展特性研究现状及关键问题探讨

试样厚度增加引发的裂纹扩展“马鞍效应”是厚度与三维裂纹端部应力应变场内在联系的表象反映,在未得出这种内在联系机理与规律的情况下,基于传统模型对大型机械设备中的厚板及变厚度板进行损伤容限评定必然存在很大的风险。以大厚度铝合金板为研究对象,从三维裂纹端部应力应变场与裂纹扩展形貌之间的关系、疲劳裂纹扩展的厚度效应、腐蚀与疲劳共同作用下裂纹扩展机理与模型等三个方面,对裂纹扩展相关问题的研究现状进行了总结分析,对大厚度铝合金板疲劳裂纹扩展特性研究的关键问题进行了探讨。

38 mm型CO_(2)致裂器内部参数对致裂器做功能力影响

为快速获得液态CO_(2)致裂器内部参数对致裂器做功能力的影响特征,优化提高液态CO_(2)致裂器做功能力,提高煤层瓦斯抽采效率,设计液态CO_(2)致裂器做功能力快速评估试验装置。使用煤矿用38 mm型致裂器进行4水平3因素的9组正交试验,分析液态CO_(2)致裂器发热管内部装药量、主管内液态CO_(2)填充量、泄能片厚度以及泄能头释放口径对于致裂器做功能力的影响主次顺序;进一步对其中最重要的影响因素进行固定变量试验,分析最重要影响因素对液态CO_(2)致裂器做功能力的影响特征。结果表明:对于煤矿用38 mm型CO_(2)致裂器,泄能片厚度对于液态CO_(2)致裂器做功能力的影响最大,发热管内部装药量次之,主管内液态CO_(2)填充量及泄能头释放口径影响最弱;液态CO_(2)致裂器做功能力随着泄能片的厚度增加而增加,但当泄能片厚度增加到一定程度时,液态CO_(2)致裂器做功能力增幅不够明显,达到一定厚度泄能片不会破裂,当38 mm型致裂器内部参数设置为CO_(2)质量0.33 kg、释放口径18 mm、装药量60 g、泄能片厚度2.0 mm时致裂器做功能力对应三硝基甲苯(TNT)当量为0.202 kg,相对当前工地使用参数做功能力提升21.9%。

新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁受弯性能有限元分析

为解决传统叠合梁梁柱节点区锚固困难、底板厚重等一系列问题,研究了一种新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁。设计了6根叠合梁、3根整浇梁,采用有限元数值模拟方法,通过荷载–位移曲线及混凝土塑性损伤等情况进行了分析,并探讨试件配筋率、预制底板厚度参数对抗弯性能的影响及新型预应力钢管桁架叠合梁与整浇梁的抗弯性能对比。经数值模拟分析结果显示,配筋适当的预应力混凝土钢管桁架叠合梁可有效减少变形和裂缝,与整浇梁破坏形态相似,具有良好的抗弯性能,适用于实际工程中的推广应用。

厚板转换全框支剪力墙结构振动台试验抽层简化模型设计与分析

为研究厚板转换全框支剪力墙结构的整体抗震性能,并检验该结构转换厚板的有效性,在重庆大学土木工程学院振动台实验室开展了缩尺模型结构的模拟地震振动台试验,试验对象为某36层车辆段上盖建筑。本文阐述了厚板转换全框支剪力墙结构振动台试验中模型的设计过程;介绍了测点布置与加载方案;对比分析了不同抽层简化方案对结构的影响。研究结果表明,对于厚板转换全框支剪力墙结构,抽层后依据刚度与强度等效原则调整构件截面能有效降低简化模型与原型的误差;抽层起始位置应被保证距离试验重点研究楼层不低于3层;连续抽层层数为1层时误差最小,建议选择连续抽层层数为1层。

电弧离子镀特种钢厚铬膜及其性能研究

为提高火炮身管内壁的耐磨损性能和抗高温氧化性能,以此延长身管的使用寿命。提出采用电弧离子镀技术在特种钢基体上制备一层厚铬膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等表征方法研究了在不同制备工艺参数下厚铬膜的表面形貌和机械特性,以及最佳工艺参数下厚铬膜在不同氧化温度与时间下的抗氧化行为。结果显示,当偏压为-80 V、沉积温度为350℃、厚度为50μm时,膜层表面均匀致密,磨损率降为特种钢基体的24.07%、硬度提高5.23倍。经过1100℃高温氧化1 h后膜层表面仅有Cr和Cr_(2)O_(3)的特征峰,生成的氧化层厚度仅约为6.4μm,且与基体结合处形成了17μm的Cr-Fe扩散层,有助于提高膜层的牢固度;随着氧化循环周期的增加膜层表面氧化膜增重并不明显,厚铬膜在800℃经5 h循环氧化后增重49.293 g/m^(2),仅为特种钢基体的17.93%。实验表明厚铬膜具良好的耐磨损性能,高温生成的氧化层能有效抑制O元素向基体的扩散侵蚀,对身管内壁能起到一定的保护作用。

1561铝合金厚板力学性能不均匀性研究

以国产1561铝合金40 mm厚板材为研究对象,通过厚板拉伸、圆棒拉伸、布氏硬度、SEM等研究了不同批次40 mm厚1561板材的力学性能及微观组织。结果表明:当板材心部附近出现明显的析出带时,材料的塑性和强度明显下降,拉伸断口出现裂纹分层。

桥梁支座球冠衬板化学镀镍磷工艺研究

主要研究了桥梁支座球冠衬板不同的化学镀镍磷工艺路线,结果表明当基材粗糙度Ra≤0.12μm、磷含量12%、施镀4h后进行钝化处理为球冠衬板最优的工艺路线,同时发现不同热处理工艺和基材粗糙度对化学镀镍磷镀层硬度、耐蚀性都有影响,当热处理温度为200℃时,镀层硬度有少许增加,耐蚀性能无变化;当热处理温度为360℃时,镀层硬度明显增加,耐蚀性能下降明显,基材粗糙度Ra≥1.6时,镀层耐蚀性能下降明显。

覆材厚度对不锈钢复合板焊接接头应力应变影响的数值模拟分析

采用钨极气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)制备了基材厚度为13 mm,覆材厚度分别为0.3,1.0,2.0 mm的304/Q355复合板焊接接头.采用数值模拟法,分析了覆材厚度对304/Q355复合板焊接接头应力应变的影响,揭示了不同覆材厚度的不锈钢复合板焊接过程中残余应力及应变的演变特征.结果表明,随着覆材厚度的增加,304/Q355复合板焊接接头截面区最大残余应力逐渐减小,残余应力区宽度逐渐增大,在基层焊缝向过渡层焊缝焊接过程中,应力集中区逐渐向过渡层焊缝区收缩,最高应力集中区均位于过渡层焊缝区,最大应力接近材料屈服强度.焊后变形量随覆材厚度的增加而增大,覆材厚度2.0 mm的复合板变形量比覆材厚度0.3 mm的复合板变形量大约2 mm,变形最大的方向为焊缝厚度方向.

钢结构梁柱加固节点框架损伤演化过程数值模拟分析

为研究不同因素对钢结构梁柱加固节点框架演化过程损伤的影响,选择4个钢结构梁柱加固节点框架试件作为实验对象,在其他条件不变基础上,改变试件轴压比、钢盖板厚度以及混凝土强度,用ABAQUS软件对钢结构梁柱加固节点框架进行模拟,观察损伤演化过程的应力云图情况,并对屈服位移与峰值位移进行统计。结果表明:轴压比以及钢盖板厚度对受力性能影响不大,混凝土强度对受力性能影响较大,并且随着混凝土强度的增加,钢结构梁柱加固节点框架的承载力也在增加,在节点框架设计时,应适当增加混凝土强度,提高节点框架承载力。

点环激光超窄间隙焊与电弧焊高强钢厚板组织性能对比研究

为消除激光超窄间隙焊易产生的侧壁熔合缺陷,开发了点环激光填丝焊工艺,利用中心点激光对焊丝加热,利用环激光对窄间隙坡口加热,完成30 mm厚10CrNi3MoV低合金高强钢的焊接,并与传统电弧焊接头开展组织和性能对比分析。结果表明,激光超窄间隙填丝焊接头焊缝区由针状铁素体、粒状贝氏体与少量的马氏体组成,电弧焊接头由针状铁素体和粒状贝氏体组成。激光焊的快速冷却特点使其焊缝组织较弧焊更加细小。激光焊接头热影响区由较多的铁素体和粒状贝氏体组织和较少的M-A组元组成,有利于接头性能的提高。激光超窄间隙填丝焊接头抗拉强度与电弧焊接头近似相当,但激光超窄间隙填丝焊接头具有更好的冲击韧性。

轴压荷载下装配式SCCT剪力墙钢板屈曲行为研究

为探究装配式SCCT剪力墙钢板屈曲机制及钢板屈曲对墙体轴压承载性能的影响,建立了考虑钢材初始缺陷的装配式SCCT剪力墙非线性数值分析模型,对模型受力机理及钢板临界屈曲应力进行了分析,并根据参数分析结果提出了钢板临界屈曲应力计算方法。结果表明:墙体承载力主要由管内混凝土承担,各部件间协同工作,应力及变形传递性能良好;当管外混凝土厚度大于20 mm、钢材初始缺陷低于1/1000时,二者对钢板临界屈曲应力影响可忽略不计;对于Q235和Q355常用钢,要求钢板不发生弹性屈曲的距厚比限值分别为44.9、36.6。

平头孔板的初生空化特性定量分析

随着现代水利水电工程的日益优化创新,高坝设计中需要解决的重大技术瓶颈是消杀高坝泄放洪流所携带的超大能量。利用水流的突扩、突缩消能的孔板制造简便,并且消能效率高。孔板的抗空化特性跟它的最小壁面压强系数大小紧密相关,其作为孔板设计制造的一个关键性指标。通过数值模拟和物理模型试验的方法,研究了平头孔板初生空化数与相关体型要素和水力要素之间的关系,并得到了经验表达式。研究结果表明,平头孔板初生空化数的经验表达式与实际吻合较好,为孔板的工程应用提供了参考。