Q690高强钢螺栓抗剪连接承载性能试验研究

通过对22个Q690高强钢螺栓连接接头的静力拉伸试验,综合分析了其连接的破坏形态、受力性能和匹配性,讨论了关键参数对承载性能的影响。研究表明:螺栓横向布置时,承载力随螺栓端距、边距和间距的增大呈线性增长;螺栓纵向布置时,连接的承载力仅随边距增大而增大,螺栓端距和间距的影响不超过5%。螺栓孔径对承载力的影响主要体现在净截面面积上,螺栓强度等级会影响连接的初始滑移荷载,而对极限承载力影响较小,与Q690钢材匹配的高强钢螺栓建议取10.9级以上。EC3规范能较好地反映端距和边距的影响关系,但偏于保守,ANSI规范的拟合结果与试验值更接近。上述研究结果可为国产高强度钢材螺栓连接的设计理论和方法提供基础数据。     

Q690高强钢加劲T-stub试验及有限元分析

首先对两组焊接加劲T-stub节点进行了静力拉伸试验,对比分析了Q690高强钢与Q345普通钢T-stub节点的力学性能。然后采用ABAQUS程序对节点进行了有限元分析,获取了节点荷载-位移曲线、初始刚度、塑性承载力;与试验结果进行对比,验证了有限元模型的有效性;研究了不同设置方式和长宽比的加劲肋对节点刚度、强度、变形能力的影响。研究表明,Q690高强钢T-stub节点的塑性承载力比Q345钢至少提高28%左右,而延性及变形能力较差。采用单边设置加劲肋的方式对节点承载力的影响较小;双边设置加劲肋可以显著提高节点的刚度和承载能力,分别提高1.35和1.43倍左右,但极限后承载力和刚度退化明显加快。当加劲肋长宽比en/et1.0时,对节点的力学性能影响较大;当长宽比en/et≥1.0时,对节点力学性能的影响甚微。     

带接头在役混凝土电杆受力性能试验研究

为了揭示在役混凝土电杆连接接头的破坏机理和承载性能,进行了6根两类不同杆长、跨中带钢圈接头的混凝土电杆的抗弯承载力试验,通过试验观察了各试件的受力全过程和破坏形态,获取了弯矩-挠度曲线、裂缝宽度-弯矩曲线、刚度退化规律曲线以及极限弯矩等重要指标.对比分析了两种杆长试件的承载力和刚度变化规律,并通过试验拟合,提出了相关刚度退化规律公式.研究结果表明,试件所具有的破坏形态大多为混凝土拉裂、接头钢圈不屈服,破坏具有明显的脆性;截面的平均应变符合平截面假定;杆长较短试件的极限承载力显著大于较长杆长的试件;裂缝宽度-弯矩曲线大致经历了4个阶段:即未开裂阶段、逐渐增长阶段、稳定发展阶段、快速开裂阶段;杆长较短试件的初始弹性刚度以及弹塑性刚度都比较长杆长试件的大;电杆连接接头的相对刚域范围对杆身受力性能具有极大的影响.     

螺栓连接受力口盖区的实验—有限元混合法应力分析

本文以飞机的中外翼壁板上螺栓连接的受力口盖区为研究对象,探讨了将光弹性、电测法与有限元计算三者结合并用的应力分析方法.首先利用光弹性和电测法,研究受力口盖区连接螺栓的传力规律,提出有关的计算公式,然后以此为基础,建立合理的螺栓连接有限元计算模型,进而进行应力分析工作.实践表明,对于诸如此类复杂的工程结构,采用实验与有限元相结合的混合法,能够进一步提高应力分析的效率,获得更多更好的结果.     

复合材料螺栓连接性能的分散性和可靠性分析

本文通过对35个复合材料层合板螺栓连接试验件进行钉孔挤压试验,得到各个试件的挤压强度,然后采用统计分析的方法,研究复合材料层合板螺栓连接挤压强度的分散性规律。研究表明,复合材料层合板螺栓连接挤压强度的分散性模型可以用正态分布、对数正态分布以及威布尔分布三种模型模拟,其中以威布尔分布拟合效果最好,其次是正态分布。另外,本文采用极大似然估计方法给出了三个模型的分布参数。最后,利用蒙特卡洛法和雷-菲法计算了三种分布模型下的失效概率。结果表明,威布尔分布的失效概率最大,而对数正态分布的失效概率最小。     

Q345低周疲劳性能与疲劳寿命预测分析

本文对结构用钢Q345的低周疲劳性能进行了试验研究。试验在常温下岛津电液伺服疲劳试验机上进行,采用轴向应变控制方法,恒定应变速率为0.005s-1,应变比为-1。试验结果表明,初始阶段,Q345在高应变幅值(0.6%)循环作用下出现循环硬化效应,而在低应变幅值(0.6%)作用下出现循环软化效应;随着加载应变幅的增加,硬化和软化率呈直线上升趋势。Q345疲劳裂纹萌生阶段占其整个寿命的60%以上,其裂纹萌生寿命与应变幅存在幂函数关系。根据Coffin-Manson公式得到了Q345的应变-寿命关系公式;采用能量预测法得到了材料的塑性应变能与疲劳寿命的关系表达式。上述结果对钢结构的设计、评估具有重要的工程应用参考价值。     

挠性接头细颈尺寸与性能稳定化研究

本文具体介绍了动力调谐陀螺仪使用挠性接头的生产工艺。对验证设计思想的工艺参数,提出了某些观点,明确挠性接头性能和尺寸稳定化研究是生产发展的必需。并且简要地阐述了以刚度检测为主,细颈尺寸作参考的工艺观点。并通过稳定化工艺研究得出四点结论。     

HSSTS新管幕构件受力性能数值分析研究

针对目前管幕工法应用时存在的施工步骤繁琐、抗弯刚度较弱等问题,本文提出了一种采用H型钢连接的新型管幕结构(HSSTS);基于相关构件室内试验结果,采用ABAQUS有限元软件建立了HSSTS有限元模型,探究了其受力特征和破坏规律;并详细研究了多个部件参数对结构抗弯性能的影响,同时对构件承载力和抗弯刚度进行了多元线性回归分析。结果表明:结构具有较高的横向刚度,钢管壁厚对承载力影响明显,翼缘板厚度对其影响不明显,混凝土强度对其具有一定影响,其极限荷载环比提高百分比平均值分别为5.23%、0.29%、3.94%;基于多元线性回归理论建立的承载力和抗弯刚度回归模型的相关系数分别为0.992和0.927,表明模型拟合效果较好。     

新型外包钢-砼组合梁的受力性能分析

针对普通钢-混凝土组合梁存在的一些问题，提出了一种新型的组合梁——外包钢-混凝土组合梁。为了研究其受力性能，进行了三根足尺简支梁的试验研究，并通过对构件荷载-位移曲线、荷载-应变曲线和应变沿截面高度分布的分析，认为外包钢-混凝土组合梁有较优越的力学性能和良好的应用前景。基于组合梁弹塑性理论，推导出梁的正截面承载力的计算公式，与试验结果比较吻合。最后，为了便于其工程中的应用，根据试验结果，提出了适于该种组合梁的一些构造措施。     

平面编织复合材料胶螺混合连接接头拉伸性能分析

对平面编织复合材料胶螺(单排螺钉)混合连接结构拉伸性能进行了试验研究,分析了螺钉直径为4 mm和6 mm两种情况下连接结构的破坏形式.基于ANSYS平台建立了胶螺混合连接三维损伤扩展模型,其中融入了非线性接触问题,数值计算的结果与试验结果吻合良好.研究发现,机械连接可以通过分担部分载荷而起着加强胶接连接的作用;如果机械连接工艺稳定的话,应该有螺钉直径越大,其加强效果越明显的规律;对于胶接与多钉混合连接复合材料结构的拉伸性能分析和计算确实存在很大困难,应该谨慎使用.研究结果与分析方法可以为今后的复合材料胶螺混合连接接头的设计提供一定的依据与技术支撑.     

两种热处理钢轨焊接接头冲击磨损与损伤性能研究

研究了过共析钢轨焊接接头淬火和正火后不同区域的硬度与微观组织,利用冲击磨损试验机对不同区域进行冲击试验,分析了各区域冲击磨损与损伤特性. 结果表明:钢轨焊接接头分为母材区、焊缝区和热影响区. 母材区微观组织为片层状珠光体,焊缝区为珠光体与先共析铁素体且正火后铁素体含量较多,热影响区淬火后为粒状珠光体而正火后存在少量片层状珠光体. 焊接接头不同区域硬度大小为母材区>淬火焊缝区>正火焊缝区>正火热影响区>淬火热影响区. 硬度越低的区域,冲击深度和磨损体积越大. 母材区冲击损伤轻微,表面呈轻微剥落;焊缝区损伤较严重,出现明显裂纹且正火后损伤较淬火后严重;热影响区损伤最为严重且正火后损伤较淬火后略轻微.      

板锥网壳结构几何非线性受力性能的广义协调元分析

板锥网壳网络是一种新型的空间结构，它是在板锥单元和常规的双层刚壳结构的基础上组合形成的一种新型结构形式，具有良好的技术经济效益和建筑视觉效果。本文在对这类结构有限法分析的基础上，根据板锥网壳结构的构成特点，应用广义协调元的基本思想，对这类结构进行了分析，给出了这类结构广义协调元分析的基本公式。分析表明：广义协调元法适宜于板锥网壳结构的受力性能分析，广义协调元固有的简便，高效和可靠的特性，将会使结构分析得到更为可信和可靠的论证。     

激光陀螺随机噪声分析及其性能评价

本文讨论了环形激光陀螺（ＲＬＧ）的随机噪声及其产生机理，并介绍了国外常用的用于评估ＲＬＧ和其它精密测量仪器性能的Ａｌａｎ方差法，最后，应用Ａｌａｎ方差法来分析某型号环形激光陀螺的误差特性。     

U71Mn钢轨气压焊焊接接头滚动磨损与损伤性能研究

研究了U71Mn钢轨气压焊焊接接头上各区域的组织与性能,并利用MMS-2A轮轨滚动磨损与接触疲劳试验机对焊接接头材料进行试验,分析了各区域的磨损与损伤特性. 结果表明:焊接接头组织为珠光体,但晶粒大小及渗碳体形态和大小存在差异. 焊缝中珠光体晶粒较小,渗碳体呈细小片层状及细小颗粒状,因此硬度高且塑性变形能力强. 在1×105和2×105循环次数时耐磨性优于母材,在3×105循环次数时,焊缝磨损量大于母材磨损量,且焊缝表面损伤较母材严重. 在焊缝两侧各有1个区域(软化区),组织为粒状珠光体和少量片层状珠光体,颗粒大小和片层厚度不均匀,硬度较小,磨损量较大,塑性变形层较厚,表面损伤最严重.      

单搭接胶接接头拉伸剪切性能的数值模拟与实验研究

采用数值模拟和光测技术对单向拉伸载荷作用下单搭接胶接接头中的剪切性能进行分析,研究了不同厚度胶层中切应力的变化规律。用有限元方法(FEM)对不同胶层厚度的试件进行建模,得到了拉伸载荷下胶粘剂中的切应力分布及其统计参数。利用数字图像相关(digitalimage correlation,DIC)方法对试件的变形场进行测量。结果表明,当胶粘剂的厚度较小时,胶粘剂中的切应力的分布统计参数随着其厚度的增加会有显著的变化,但是当厚度超过一定的数值时,统计参数对厚度的变化不再敏感。     

页岩膨胀性能评价与拟合模型建立

近年来,页岩气作为一种非常规天然气备受关注。在页岩气藏钻井与生产过程中,页岩膨胀是非常关键的问题之一。在页岩矿物组成分析的基础上,采用实际页岩样品和模拟页岩样品,利用高温高压页岩膨胀仪测量了页岩样品在蒸馏水中的膨胀性能,分析了温度、压力与粘土含量等因素对页岩膨胀性能的影响。结果表明,温度、压力对页岩的膨胀性能均有影响。在实验温度和压力区间内,温度越高、压力越低,页岩在蒸馏水中的膨胀越严重。页岩中的粘土矿物是影响页岩膨胀的最主要因素,粘土含量越高,页岩的膨胀率越大。页岩膨胀性能可以用非线性Log-Normal方程来定量描述。     

水平荷载下型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架受力性能非线性数值分析

在型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架拟静力试验的基础上,采用Abaqus软件建立该组合框架有限元模型并进行非线性数值分析,获取组合框架的变形图、应力云图及荷载-位移骨架曲线,分析组合框架的受力破坏特征,验证了有限元模型的合理性,并对组合框架进行了参数分析。结果表明,数值模拟计算值和试验值对比误差较小,数值计算模型能够较好地模拟该组合框架的受力性能;组合框架符合强柱弱梁的破坏机制;另外,提高型钢强度或再生混凝土强度对组合框架承载力和刚度有利,但对其变形能力不利;框架承载力和刚度随着梁柱线刚度的增加而提高;增大轴压比对于组合框架的抗震性能和延性不利。研究结论可为该类绿色组合框架的工程应用提供参考。     

CFRP与角钢复合加固钢筋混凝土中长柱的受力分析

通过9根外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土中长柱轴心受压试验,把复合加固柱核心混凝土分成有效约束区和弱约束区,研究了有效约束区和弱约束区混凝土的本构关系.在此基础上,把柱截面划分成若干计算单元,编制了全过程分析程序进行数值模拟计算.研究表明,计算结果与试验结果吻合较好,可为工程应用提供参考.     

金刚石锯片在锯切过程中的受力与失效分析

对金刚石锯片在锯切过程中的受力及弧区内直接参与切削的金刚石数量进行了测量和估算,并分析了节块表面抛光和微破碎金刚石比例与锯片寿命和效率之间的关系,结果表明：单颗粒金刚石的受力远低于其静压强度;其低强度失效的原因是锯切过程中金刚石晶体内产生的热应力。     

汽轮机高、中压转子的缺陷分析和安全性评价

应水电部委托,我们对姚孟电厂第一台30万瓩高温高压中间再热大型火力发电机组(一号机)的汽轮机高、中压转子能否安全使用的问题进行了一些工作,这项工作是在水电部科技司、西安热工研究所和姚孟电厂共同努力下完成的。