新型钢管柱-H形梁铸钢模块化节点的概念设计与抗震性能评估

介绍了铸钢件在钢结构体系尤其是梁柱框架中的应用和研究现状。基于利用节点域稳定塑性耗能的理念提出一种适用于方(矩)形钢管柱-H形梁框架连接的铸钢模块化节点型式及其设计方法。对铸钢模块化节点和传统焊接节点进行了单调加载和循环往复加载非线性有限元模拟,并引入断裂指数对节点在塑性大变形条件下发生延性断裂的倾向大小作出评价。从刚度、承载力、延性、耗能能力、耗能机制、塑性变形模式等多角度分析论证了铸钢模块化节点不同于传统焊接节点的性能特点。研究结果表明,新型铸钢模块化节点的抗震性能优于传统焊接节点,可以在不损失延性的情况下充分发挥抗震钢结构体系的耗能能力。     

低频簧片仪冲击特性与破坏规律分析

低频簧片仪是低频段冲击谱测量的主要装置,其结构为一组具有不同固有频率的集中质量悬臂梁。舰艇受到爆炸冲击时,集中质量悬臂梁易发生塑性变形或断裂,直接影响测量结果。为分析集中质量悬臂梁抗冲击能力,利用模态叠加法建立集中质量悬臂梁在冲击载荷作用下理论模型,分析集中质量悬臂梁在冲击载荷作用下动态响应及破坏规律。研究结果表明:集中质量悬臂梁固有频率越高,应力峰值越大,越容易发生塑性变形或断裂;对于集中质量悬臂梁,冲击载荷破坏能力仅与极限谱位移有关,极限谱位移越大,其破坏能力越大;负波延迟对集中质量悬臂梁的破坏能力具有一定影响,可在常规抗冲击设计中通过增大极限谱位移考虑此影响。     

含裂纹钢试样在拉伸过程中的声发射特性

对于带有I型裂纹的SM490A钢和SUS304钢试样,通过测量其在拉伸断裂过程中的声发射特征参数及裂纹尖端特定点的温度,分析了裂纹尖端和塑性变形区域的力学特征。结果表明:声发射能量计数、振铃累积计数在裂纹扩展的各个阶段都有着明显的曲线特征,且曲线特征和屈服、强化阶段的应力-应变曲线基本吻合,因此可以用声发射能量计数、振铃累积计数来描述屈服、强化阶段的塑性变形情况;塑性变形率决定了变形至断裂过程中试样的温度变化;对于带有Ⅰ型裂纹的SM490A钢和SUS304钢,其声发射信号主要集中在塑性变形阶段和裂纹扩展阶段。     

浅析钢结构建筑防火保护

建筑材料中,钢结构是一个热的良导体,非常容易传导热量,钢结构在成钢柱、钢梁发生弯曲,甚至发生很大的变形,严重的情况下会导致钢结构的断裂,这就会对与建筑物的整体造成损害,可能会导致建筑物的坍塌,对于施工人员的生命安全造成很大的损害,同时也会造成很大的经济损失,而这些被火烧过的钢结构引起变形而无法恢复,不能够进行修改使用。     

吊具用45钢锻造卸扣断裂原因分析

某45钢锻造卸扣在使用过程中发生了断裂。通过化学成分分析、断口分析、金相检验和力学性能测试等方法对断裂卸扣和未断裂卸扣进行了对比分析。结果表明:锻造过热产生的表面微裂纹和粗大组织是卸扣发生断裂的原因,卸扣的承载能力和塑性变形能力下降,在外力作用下裂纹不断扩展最终导致脆性断裂。     

A572 Gr.50厚板对接焊缝断裂性能研究

A572 Gr.50厚板常用于锅炉钢结构大板梁的加工制作,其对接焊缝易存在焊接裂纹缺陷。为评定含缺陷的锅炉钢结构大板梁的安全性,通过焊接接头模拟制作实际大板梁下翼缘的A572 Gr.50厚板对接焊缝,分别对其母材、焊缝金属及热影响区材料进行了系列单轴静力拉伸试验、冲击韧性试验和直三点弯曲断裂韧度试验,并结合有限元分析对A572 Gr.50厚板对接焊缝存在裂纹缺陷时的断裂性能进行了研究。研究结果表明:厚板对接焊缝母材、焊缝和热影响区材料基本力学性能均能满足规范要求,均具有良好的塑性变形能力;随温度的降低,母材、热影响区及焊缝处的夏比冲击功减少,但均具有良好的冲击韧性;比较而言,母材的抗低温冷脆性能最好,焊缝最差;母材、焊缝和热影响区3个区域中焊缝的断裂韧度最差;厚板对接焊缝接头的焊缝区是大板梁焊接缺陷安全性评估的重点控制区域;基于断裂力学,可以运用有限元软件方便的对带裂缝的工作状态下工作的钢结构构件的断裂性能进行分析,保证其安全性。     

门式吊机象鼻梁断裂失效分析

大型门式吊机因象鼻梁钢结构断裂致使吊机局部折弯变形而造成重大吊装作业事故.通过宏观和微观分析方法对象鼻梁钢结构断裂原因进行了分析.认为象鼻梁钢结构焊接质量低劣是发生应力腐蚀脆断的主要原因,也是焊缝大面积撕脱和开裂的主要内因;而钢结构的钢板存在带状组织缺陷和脆化现象是钢板发生脆断的促进因素.     

低温超音速火焰喷涂铜涂层断裂特性的研究

采用低温超音速火焰喷涂技术在不锈钢、防锈铝基体上制备了铜涂层,并采用拉伸试验研究了铜涂层在单轴拉伸应力下的断裂情况。结果表明,涂层的结合强度在10～20MPa分布,基体对涂层的结合强度有一定影响;喷涂过程中,塑性变形的粒子铺展沉积于涂层表面,粒子与基体、粒子与粒子之间的边界和微孔成为涂层断裂源,裂纹源沿粒子边界扩展造成断裂;涂层的断裂过程为弹性断裂,没有明显的塑性变形过程,表明涂层与基体、涂层内部的结合主要以机械结合为主。     

预应力钢丝断裂原因分析

通过化学成分分析、金相检验、低倍检验以及力学性能测试等方法,对82B盘条在拉拔成预应力钢丝过程中发生断裂的原因进行了分析。结果表明:造成82B盘条拉拔时发生脆断的主要原因是由于原料中存在严重的碳偏析,轧制时在富碳区出现过热,析出网状和块状渗碳体以及渗碳体魏氏组织;因而在相同的拉拔力作用下,盘条整个横截面上的塑性变形程度不同,容易产生微裂纹,在拉拔过程中发生断裂。     

SUS304不锈钢拉伸过程中的声-热像特征

测量了含有Ⅰ型裂纹的SUS304不锈钢试样的单轴拉伸过程中的塑性变形和断裂。分析了裂纹尖端区域的塑性变形和断裂过程。结果表明:SUS304的各向异性在断裂阶段对声发射信号影响较大;红外热图像中的温度分布与塑性应变率有关;通过声发射参数和红外热图像可以从微观和宏观两方面分析裂纹尖端区域的塑性变形和断裂。     

地震作用下钢结构损伤过程数值模拟

采用弹塑性损伤本构模型,该模型结合了非线性各向同性和随动强化准则以及基于塑性位移的损伤演化规律,利用ABAQUS对一个9层钢结构在EL-Centro地震波作用下塑性变形和损伤区域的发展过程进行了数值模拟.结果表明,上部楼层的梁端产生较明显的塑性变形并形成损伤部位.这与在Northridge地震中观测到的高层钢结构的地震...     

近似二维应力状态下I_1断裂准则假设有效性的试验验证

I_1断裂准则假设是基于原子间相互作用模型和断裂物理过程分析提出的一个新的断裂准则,该准则认为,对于完整材料和含缺陷材料,当局部区域的应力第一不变量I_1达到临界值Ib时,材料发生断裂,临界值Ib定义为断裂强度。利用该准则与Mises屈服准则,可给出材料的四种基本力学行为判据,包括弹性变形、塑性变形、脆性断裂与塑性断裂。为验证近似二维应力状态下I_1断裂准则假设的有效性,设计了液压-轴向拉伸联合作用下的薄壁圆管双向应力试验并针对304不锈钢、10Ni5CrMoV钢和EH50钢三种材料开展了试验研究,试验结果表明,对于同一种材料,在不同应力组合下断裂时的第一主应力和第二主应力满足线性关系,应力第一不变量I_1保持恒定,材料存在特定的断裂强度Ib值,从而验证了近似二维应力状态下I_1断裂准则假设的有效性。     

某钢结构螺栓断裂失效分析

某公司一户外钢结构楼梯螺栓发生断裂失效,采用宏观分析、化学成分分析、金相分析、硬度测试、断口分析等方法对螺栓断裂原因进行了分析。结果表明:螺栓断裂主要是因为螺栓部分新鲜表面暴露在空气中,在腐蚀性环境和应力的共同作用下,应力集中的螺栓根部开始萌生裂纹,裂纹由外向内扩展,最终造成一次性断裂。     

航空有机玻璃拉伸疲劳断口的微观特征

一、引言 工程材料疲劳断裂特性的研究已为人们所高度重视,结构材料的疲劳强度设计也已成为工程上的重要设计原则。金属材料在交变载荷下疲劳断裂特性的研究指出:疲劳断裂应力远比静载荷下材料的破坏应力值低,甚至低于材料的屈服强度;在宏观上表现为无明显的塑性变形,即产生低应力脆断;疲劳断裂是损伤的     

塑性变形及消应力热处理对10CrNi5MoV钢性能与组织的影响

分析了塑性变形量分别为2.4%、3.2%、4.8%、6.6%和9.1%的10CrNi5MoV钢在消应力热处理前后力学性能和微观组织的变化。结果表明,10CrNi5MoV钢具有包申格效应,热处理后该效应消除、屈服强度恢复正常,但低温韧性较热处理前有不同程度的降低,且下降幅度随着试样塑性变形增大而增加;当塑性变形量为9.1%时,出现了明显脆化,断口呈韧窝+准解理+沿晶断裂的混合断裂形貌;包申格效应的产生、消除与塑性变形引起的位错密度变化有关;热处理后马氏体板条间条状碳化物的析出以及P、Ni元素和部分碳化物在晶界处的偏聚,致使晶内和晶界部分脆化是该钢在较大塑性变形下韧性下降的主要原因。     

5182-O铝合金塑性成形性能表征

目的 结合复杂加载状态试验、塑性和损伤断裂本构模型及有限元应用,实现AA5182-O铝合金在复杂加载状态下塑性变形和损伤断裂行为的精确表征。方法 通过拉伸、剪切等试验,研究5182-O在剪切、单向拉伸、平面应变拉伸等复杂应力状态下的力学性能,应用pDrucker方程来表征其复杂加载状态下的塑性变形和损伤断裂特性。采用逆向工程方法实现pDrucker屈服方程和pDrucker断裂准则的精确标定。将标定后的塑性本构模型和损伤断裂准则应用到ABAQUS/Explicit中,预测不同试件的塑性变形和损伤断裂情况。结果 通过有限元模拟与试验结果的对比,发现有限元仿真准确预测了5182-O在复杂加载状态下的力-位移曲线和损伤断裂情况。结论 有限元模拟与试验结果的对比表明,pDrucker方程可以实现5182-O铝合金在复杂加载状态下塑性成形性能的精确表征。标定的pDrucker方程可应用于5182-O冲压成形过程的有限元分析、模具设计和工艺优化中。     

UG-75/5.3-M21锅炉水冷壁上集箱连通管爆管事故分析

分析了某一锅炉在试运行过程中水冷壁上集箱联通管发生爆管事故的原因.通过力学性能测试和断口分析,发现裂纹起源于管道内壁的一条深达1.3mm的沟槽,裂纹沿沟槽向两侧扩展,其断裂形式为塑性断裂.从结构应力分析和故障树分析看,引起爆管事故的原因是多方面的,如果管道没有缺陷,即使温度升高到500℃,结构仍处于弹性阶段,不会发生塑性变形;若温度保持在280℃,即使存在330mm长、10mm宽、1.3mm深的沟槽,结构也仍处于弹性阶段,不会发生塑性变形.当沟槽和过热现象同时存在时,管道进入塑性变形阶段.因此,管道内壁的局部减薄缺陷（沟槽）和过热的共同作用导致爆管.     

SiCw/MB15镁基复合材料超塑性

对SiCw/MB15镁基复合材料的超塑性变形行为进行了研究.结果表明:SiCw/MB15镁基复合材料在340℃,应变速率为1.66×10-2s-1变形条件下,断裂延伸率达到200%,应变速率敏感性指数m为0.35;超塑性变形后基体中出现了许多空洞和近似平行于断口的细小裂纹;晶须在基体中随机排布,失去了变形前轴向平行于挤压方向的特点,说明基体晶粒在变形中发生了滑动.     

含初始缺陷钢结构损伤累积至断裂及后期的调查分析

为分析钢结构损伤累积至断裂的演变过程,从含初始缺陷钢结构的敏感性出发,提出了基于钢结构动态损伤响应分析的断裂数值模拟理论框架,指出该问题的实质就是求解钢结构在工作应力远低于屈服应力的情况下发生断裂对应于初始缺陷对疲劳寿命增加的百分数。设定初始缺陷为敏感激励参数,并给出疲劳寿命、强度退化以及二者间的数学计算模式。应用确定安全期限的缺陷敏感性理论,运用强度退化方法计算并比较不同初始缺陷情况下钢结构抗断裂韧性和疲劳寿命数值之间的偏差,表明了本法的可行性和有效性。这些结论可为钢结构安全设防提供指导和参考。     

SiC_w/MB15镁基复合材料超塑性

对 Si Cw/MB1 5镁基复合材料的超塑性变形行为进行了研究。结果表明 :Si Cw/MB1 5镁基复合材料在 340℃ ,应变速率为 1 .66× 1 0 - 2 s- 1变形条件下 ,断裂延伸率达到 2 0 0 % ,应变速率敏感性指数 m为 0 .35;超塑性变形后基体中出现了许多空洞和近似平行于断口的细小裂纹 ;晶须在基体中随机排布 ,失去了变形前轴向平行于挤压方向的特点 ,说明基体晶粒在变形中发生了滑动。