超强薄壁钢管双排脚手架承载性能研究

目的 研究不同搭设参数对超强薄壁钢管双排脚手架承载力的影响,提出一种稳定承载力计算方法。方法 对2组足尺模型进行静力破坏试验,结合结构体系特点,建立考虑杆件初弯曲以及扣件半刚性的有限元分析模型;基于试验结果对数值模型进行验证,并对其进行参数化分析;通过改变搭设参数研究连墙件设置方式、立杆步距、扣件扭转刚度对架体承载力的影响;基于单杆轴压稳定公式提出架体承载力计算方法。结果 在极限承载力相同的情况下,超强薄壁钢管双排脚手架相比传统Q235钢管脚手架质量约降低82.7%,成本约降低70.6%;步距、连墙件设置方式、扣件扭转刚度对承载力有显著影响。结论 超强薄壁钢管双排脚手架体系具有轻质高强、施工效率高、节约成本等优点,有限元和试验结果较为吻合,提出的简化计算公式可为此类结构的设计提供理论依据。

填充材料对受拉弦杆构件的极限性能影响分析

钢管组合桥梁和抗震韧性结构是近几年工程开发前沿和热点方向。钢管组合结构中,很多管材构件处于受拉状态,提升管材在抗震等极限状态下的力学性能对于提升结构的安全性有重要作用。针对受拉圆管破坏时易横向颈缩的特点,对5种填充工况的薄壁圆管进行单轴拉伸断裂试验,测得不同组别试件的极限抗拉强度、极限伸长量和断裂能。分析结果表明,柔性填充材料对于限制薄壁圆管的横向颈缩有显著作用。管材极限强度最大增幅10.81%,伸长量最大增幅24.56%,断裂能最大增幅35.94%。使用聚氨酯(PU)作为内部填充时,可在重量、成本不显著增加的情况下,使名义极限抗拉强度、伸长量、断裂能最大提升分别为8.12%、18.78%、26.01%。该文结果为改善钢管组合结构在极限状态下的综合表现提供新的技术路径,对于提高结构设计安全性、节约工程建设成本有重要意义。

泡沫铝填充薄壁圆管的三点弯曲实验的数值模拟

泡沫金属填充薄壁结构的应用日趋广泛,建立合理的数值计算模型对结构设计和工程应用非常重要.该文通过对泡沫铝填充薄壁铝合金圆管的三点弯曲实验的数值模拟,研究了它的力学行为.采用ABAQUS软件,建立了空管和泡沫铝全填充管的有限元模型,并对这两种结构在三点弯曲下的力学行为进行了数值模拟,所得结果与实验结果符合得较好.通过数值模拟分析了结构的承载机理和不同压头直径对结构承载能力的影响.此外,还研究了泡沫铝部分填充圆管的三点弯曲行为,分析了不同填充长度对结构承载能力的影响.

液压胀形薄壁管材料流动应力方程的构建

提出了一种采用管材液压胀形(THB)来构建管材流动应力方程的方法.基于薄壁管材在液压胀形中的试验数据,用曲线拟合方法、塑性薄膜理论及静力平衡方程通过计算来确定管材流动应力方程,避免了变形管材轮廓子午向曲率半径、变形区应力与应变的直接测量.采用模具内部增压方式,开发了一套可在单动压力机上使用的自然胀形试验装置,并在此装置上对不锈钢1Cr18Ni9Ti管及碳素钢20钢管进行了管端自由的液压自然胀形试验,获得了2种管材的THB材料参数并构建了流动应力方程.研究结果表明:与单向拉伸试验相比可以得到更大应变范围内的流动应力;在等效应变较小时,所得到的流动应力曲线与单向拉伸试验得到的流动应力曲线基本接近,但随着应变的增大,两者差距增大;从液压胀形试验法中得到的管材硬化指数、强度系数及流动应力均比相应板材的单向拉伸试验数值要大得多.

DD6单晶试样结构对热拉伸性能的影响

采用选晶法制备不同结构的DD6单晶拉伸试样,通过对不同温度下[001]晶体取向的薄壁圆管与圆柱试棒拉伸试验,研究了DD6单晶试样结构对其热拉伸性能的影响。结果表明:在不同变形条件下,[001]取向孔内径Φ6.0mm的薄壁圆管极限强度比孔内径Φ7.0 mm高6.7%;而[001]取向薄壁圆管的拉伸性能比同条件圆柱试棒的拉伸性能高9.8%。试样结构对其性能的影响不明显,而试验温度与拉伸速率对其力学性能的影响较为显著。

Q235B直缝焊管轴向冲击性能的理论和试验研究

基于Alexander静态压溃模型和Cowper-Symonds经验方程,推导出含应变率效应的圆管动态平均压溃力预测公式,同时论述了它与Abramowicz提出的理论公式异同点。然后利用跌落塔装置对9种规格的Q235B直缝薄壁焊管进行冲击试验,将理论预测值与实测值进行对比,结果表明:基于Alexander模型推导出的动态平均压溃力预测值整体偏小,而Abramowicz公式的预测值整体偏大。最后结合冲击试验过程和结果,修正了Abromowicz的平均压溃力预测公式,将应变率敏感系数3.91调为3.0,修正值与所有试验值吻合良好,最大偏差不超过8%;另外,还给出了用于预测中等尺寸薄壁焊管的简易动态峰值压溃力预测公式。

薄壁管缩径挤压工艺的模拟分析与应用

薄壁管缩径挤压成形过程可分为刚性滑入、缩径变形、反弯曲和挤压四个阶段。满足刚性滑入的动力学条件为tg（90°－α）≤tg。当总的缩径变形比n总大于其极限变形比n极时，需多次缩径，且每次缩径比n应小于n极。采用刚塑性有限元法对缩径变形过程进行计算机模拟，可得到管壁轴向剖面上网格变形和应变分布以及载荷位移曲线，与实验结果吻合程度高；采用主应力法和修正的Tresca屈服准则，可分别导出缩径成形力和壁厚变化规律的计算公式。采用这种工艺可节省材料，提高生产效率和零件的质量及性能。

薄壁圆钢管再生混合柱-钢筋混凝土梁节点的抗震试验与数值模拟

提出一种连接薄壁圆钢管再生混合柱与钢筋混凝土梁的加强环筋节点,开展了6个加强环筋节点和2个内加强环节点的抗震试验,考察废弃混凝土取代率和近节点域构造参数对试件抗震性能的影响。采用ABAQUS程序建立加强环筋节点的有限元计算模型,对试件进行单调荷载作用下的数值模拟。研究表明:①废弃混凝土取代率为33.3%时,试件的破坏形态和滞回曲线形状等与全现浇试件差别很小,但前者的初始刚度比后者略低;②废弃混凝土在钢管内的填筑区域改变对加强环筋节点的力学性能影响有限;③实际工程中厚壁钢管出节点域长度可取为钢管外径的一半;④在设置4根加强环筋的情况下,加强环筋节点具有不低于内加强环节点的初始刚度;⑤加强环筋节点为半刚性节点,厚壁钢管厚度和加强环筋直径对节点刚度影响较大。研究发现,钢管局部加厚的加强环筋节点是一种有效的节点形式,有利于促进薄壁圆钢管再生混合柱在中低层建筑中的应用。

仿虾螯结构薄壁管设计及耐撞性分析

为提高薄壁管的耐撞性能,以虾螯为生物原型,通过结构仿生原理设计了仿虾螯结构多晶胞薄壁管。以晶胞数(2~6)和冲击角度(0°、10°、20°、30°)为试验因素,利用有限元法分析了仿虾螯结构多晶胞薄壁管在不同冲击角度下的耐撞性能,通过落锤试验验证了仿真结果的可靠性。结果表明:2晶胞仿生管在轴向和斜向载荷下的耐撞性最优。同工况条件下,减少晶胞数可降低仿生管峰值载荷。斜向冲击载荷下,仿生管保持稳定叠缩变形模式的时间随晶胞数的增加而缩短,其耐撞性能随晶胞数的增加而降低。虾螯结构特征与普通圆管的结合有效提高了仿虾螯结构多晶胞薄壁管的耐撞性能。

薄壁圆钢管混凝土轴压试验研究

对于薄壁圆钢管混凝土短柱进行了轴压试验研究,试验构件为空钢管以及相同尺寸的钢管混凝土,记录分析了构件的试验现象、破坏形式、荷载-位移曲线。对所用自密实混凝土和耐候钢做材性试验。结果显示:未经振捣的自密实混凝土能很好的填充钢管并具有足够的强度,薄壁钢管混凝土破坏时钢管有明显的局部屈曲。并将试验结果与计算的承载力进行了比较。

方形薄壁钢管混凝土柱的耐火性能研究

为研究薄壁钢管混凝土柱的耐火性能,进行4个方形薄壁钢管混凝土柱在标准升温曲线下的耐火试验。试验参数为荷载偏心率、是否设置加劲肋以及是否设置防火保护。基于试验结果,研究方形薄壁钢管混凝土柱在高温下的破坏模态、温度场分布和耐火极限,并将其耐火性能和普通钢管混凝土柱进行比较。试验结果表明,方形薄壁钢管混凝土柱具有较好的耐火性能。

工艺参数对薄壁矩形管绕弯成形失稳起皱影响的显著性分析

基于三维有限元软件ABAQUS/Explicit,采用所建立的薄壁矩形管绕弯成形过程三维弹塑性有限元模型,结合虚拟正交试验,模拟研究了工艺参数对绕弯成形过程中失稳起皱影响的显著性。结果表明:弯曲半径、芯头个数、芯模与管坯间隙和防皱块与管坯间隙对薄壁矩形管绕弯成形过程中的失稳起皱影响较为显著。

3种十字花科芸苔属植物化学成分研究

目的:通过对十字花科芸苔属植物白菜、油菜、青菜有效成分的研究比较,探索十字花科植物所含化学成分规律,为寻找新药源奠定基础,为植物化学分类学提供科学数据。方法:对白菜、油菜、青菜分别进行水、醇、石油醚提取,对其检液有效成分进行纸色谱法、试管试验法、薄层色谱法检测。结果:三种植物均含有蛋白质、氨基酸、糖、黄酮、生物碱、三萜皂苷、挥发油等成分。结论:芸苔属白菜、油菜、青菜三种植物有效成分既有相似性又有差异性。

薄壁钢管再生混凝土柱轴压敏感因素对比分析

目的找出不同参数对薄壁钢管再生混凝土柱力学性能敏感程度的影响规律,在保证最优承载力和成本的同时,给出最佳参数组合.方法以长细比、核心混凝土强度、取代率、含钢率为变化参数,采用实验对照、正交试验法、SPSS软件对薄壁钢管再生混凝土较长柱、中长柱、短柱的敏感因素及敏感程度进行分析.结果较长柱在长细比50~60、含钢率5%~11%、取代率20%~60%时,各因素对其承载力敏感程度从强到弱依次为长细比、含钢率、取代率;中长柱在长细比25~35、含钢率3. 8%~7. 9%、取代率20%~60%时,敏感程度从强到弱依次为含钢率、取代率、长细比;短柱在含钢率3. 8%~7. 7%、混凝土强度C35~C40、取代率20%~35%时,敏感程度从强到弱依次为含钢率、混凝土强度、取代率.结论 SPSS软件分析与正交试验所得结果基本一致,说明将回归分析运用到薄壁钢管再生混凝土柱敏感因素的对比中是可行的.

薄壁管材探伤用爬波探头的设计及应用

提出采用爬波检测薄壁管材横向缺陷的方案。设计了爬波探头的数学模型,根据该模型制作了双晶爬波探头。试验结果表明,爬波探头能检测出薄壁管材的内外壁上约0.07mm深的横向人工缺陷,尤其对表面缺陷具有较高的灵敏度。

管材探伤中最佳水声程问题的探讨

多年来，中小直径薄壁管超声水浸聚焦探伤法中，Ｈ＝Ｆ－Ｒ２－Ｌ２被称为最佳水声程公式，但探伤实践中发现，实际最佳声程和由此式计算出来的理论最佳水声程出入较大，甚至完全不符。其原因是什么？此式存在的条件是什么？其适应性怎样？最佳水声程的涵义是什么？应如何确定？本文从理论和实践两方面对上述问题进行了分析，并提出了相应的结论。

薄壁钢管混凝土短柱轴压力学性能试验研究

通过 2 6根圆形、方形和八边形薄壁钢管混凝土短柱的轴压试验 ,研究了不同截面形状、宽 (径 )厚比、混凝土强度等级、含钢率等参数对薄壁钢管混凝土短柱轴压力学性能的影响。试验表明 ,由于有内填混凝土的支撑作用 ,钢管壁的局部屈曲和屈曲后的性能有很大提高 ,与常规壁厚的钢管混凝土短柱的轴压破坏模式相比也有较大的变化。通过试验数据的回归分析 ,提出了薄壁钢管混凝土短柱极限轴心抗压承载力的实用计算公式 ,探讨了短柱的截面形状、宽厚比、混凝土强度等级。

核级碳钢小径薄壁管冷弯拉伸试验不合格原因分析与质量控制措施

小径薄壁管冷弯后拉伸试验不合格。通过对该试验数据的原因分析,包括原材料、冷弯工艺、试样厚度和形状、测量方法及试样加工工艺等方面,最终确定拉伸试验数据不合格的原因,并对弯管进行重新拉伸试验,进一步采取质量控制措施,保证了拉伸试验达到合格标准要求。

红瑞木叶化学成分探讨

目的:检测红瑞木叶中有效成分,为红瑞木的开发研究提供理论依据。方法:利用超声波提取法对红瑞木叶进行水、95%乙醇、石油醚提取;采用试管试验法、纸色谱法和薄层色谱法对其检液中有效成分进行检测。结果:红瑞木叶含有氨基酸、多糖、还原糖、苷类、酚性物、蒽醌、黄酮、鞣质、挥发油、叶绿素等化学成分,未检测出蛋白质、有机酸、香豆素、生物碱、皂苷类成分。结论:红瑞木叶中含有丰富的天然有效成分,红瑞木具有开发利用价值。

CFRP薄壁管空间伸展臂模态与影响参数分析及试验

通过单向拉伸测试和理论计算得到4层(45°/-45°/45°/-45°)铺设碳纤维增强复合材料(CFRP)的弹性模量,作为数值分析的材料参数.由激光测振系统测试了CFRP薄壁管空间伸展臂自振模态,得到自振频率和振型.利用ABAQUS建立了CFRP薄壁管空间伸展臂自振模态有限元模型,分别采用分层和整体材料参数分析了自振模态,得到的自振频率和振型与试验结果吻合较好,进而计算分析得到CFRP薄壁管空间伸展臂线刚度(EI/L)和刚度线密度比(EI/m)对频率的影响关系.研究结果对CFRP薄壁管空间伸展臂设计和深入研究具有重要参考价值.