Q550GJ高强钢焊接箱形截面残余应力试验研究

为了研究国产Q550GJ高强钢焊接箱形截面构件的残余应力分布情况,根据其力学性能,设计和加工了6个Q550GJ高强结构钢焊接箱形截面构件,采用分割法对其进行残余应力试验。基于试验测量数据,得到不同试件的残余应力分布,研究板件宽厚比、板件厚度等几何尺寸对残余应力的影响。研究结果表明:高强钢Q550GJ焊接箱形截面构件的翼缘和腹板两端近焊缝区域出现较大的残余拉应力,翼缘和腹板中部呈现大小基本不变的残余压应力区,其余部位为由残余拉应力到残余压应力转变的过渡区域。随着宽厚比的提高,翼缘和腹板残余压应力值相应减小,残余拉应力值的变化规律不明显,有增大的趋势,且残余拉应力值均小于高强钢Q550GJ的屈服强度。在相同宽厚比情况下,焊接箱形截面构件厚度增加后,翼缘和腹板的残余压应力和残余拉应力相应减小。     

建筑钢结构焊接残余应力磁测技术研究

本文从铁磁材料内部磁畴结构角度出发,介绍了铁磁材料的应力致磁各向异性特性。磁弹性法测残余应力即通过对材料导磁率变化的检测反映材料表面的应力水平。将磁弹性应力检测技术应用到工程实际中,标定了Q235钢的磁测灵敏系数,利用sc21型残余应力磁测仪对建筑钢结构的焊接残余应力进行了测量。     

热轧高强度钢压杆的承载能力分析

现行钢结构设计规范的一些规定不利于充分发挥高强度钢压杆的潜力。热轧型钢的残余应力和钢材的强度等级无关,因而它对高强度钢压杆的不利效应低于Q235钢。本文基于这一认知进行了承载力分析,提出了改进稳定系数取值的两种方案,可使高强度钢压杆设计得更为合理。     

钛-钢复合板拉伸力学性能研究

为了研究钛钢复合板材的力学性能,对TA2+Q235B复合板材进行拉伸剪切试验.基于复合比的影响,通过试验分析得到钛钢复合板的基本力学性能指标.结果表明,钛钢复合板的应力应变曲线与复合比的大小有关.随着拉伸强度的加大,复合比增大,屈服阶段逐渐消失,弹性模量减小,但钢材的抗拉强度变化并不明显.本文基于钛钢复合板的抗拉力学试...     

不同焊接工况焊接效应对箱板装配式钢结构加劲墙板的影响

通过ABAQUS关联DFLUX热源子程序对Q235B与Q345B钢板进行焊接模拟,并利用超声波检测方法对钢板进行焊接残余应力测试。试验发现：在焊缝热影响区上的纵向残余应力以拉应力为主,在整个焊件上横向残余应力既存在拉应力又存在压应力,且试验结果与模拟结果基本吻合,验证了ABAQUS模拟钢板焊接的可靠性。采用相同模拟方法对加劲钢板墙焊接过程进行模拟并对其焊接残余应力、焊接变形以及抗剪承载力进行分析。结果表明：加劲钢板墙的焊接残余应力与焊接变形主要发生在加劲肋与墙板焊缝处,沿焊缝方向上的残余应力均呈现上下两端小、中间大的特点;间断焊接对加劲钢板墙的高残余应力以及整体残余变形影响明显低于连续焊接;在所有焊接工况中,最小极限抗剪承载力与最大极限抗剪承载力相比下降了6.8%;对比所有工况后发现间断距离较大的焊接工况效果更好。     

铁磁材料磁化涡旋在应变作用下的响应

磁化涡旋是微米/亚微米铁磁材料中一种常见的磁畴结构,由于它可以被用于高密度的磁性存储设备中,近年来受到了人们的广泛关注。本文基于随时间变化的Ginzburg-Landau方程,采用实空间下的相场模型研究了铁磁材料中磁化涡旋的力磁耦合行为,探讨了铁磁纳米圆柱体中自发磁化涡旋形态以及该结构在沿圆柱体轴向应变作用下的响应行为。结果表明,沿圆柱体轴向的应变对面内磁化分量的幅值和分布影响十分微弱,但对垂直于圆柱体表面磁化分量的影响却十分明显,具体表现为平面外磁化分量的幅值将随着拉应变的增大而增大,又会伴随压应变的增大而减小。随着平面外磁化分量的增加,则更容易探测到该磁化涡旋的极性情况,从而有利于实验观察和实际应用。     

残余应力对冷弯厚壁方矩管轴压承载力的影响

根据已有残余应力分布模型对冷弯厚壁型钢典型截面进行了理论分析,得到残余应力对冷弯厚壁型钢轴压构件承载力的影响规律。在理论分析的基础上对不同厚度、不同宽厚比的Q235、Q345冷弯厚壁型钢进行有限元分析,得到不同长细比的各构件在考虑和不考虑残余应力两种情况下的轴压承载力,并研究残余应力对冷弯厚壁型钢长柱轴压承载力的影响。结果表明:残余应力对冷弯厚壁型钢轴压承载力的影响在长细比为90时达到最大,且对Q235钢的影响比Q345钢的影响略小。根据有限元分析结果提出了冷弯厚壁型钢轴压构件受残余应力影响程度的计算公式。结果表明:计算公式具有较高的精度。     

不等厚钢板对接焊缝焊接残余应力研究

为研究钢结构桥梁中不等厚钢板对接焊缝焊接残余应力的大小及分布规律,文中采用ABAQUS模拟软件,建立了16 mm厚与24 mm厚Q345qD钢板对接多层焊三维有限元模型,通过顺序耦合的方法对焊接过程进行了模拟,并将模拟得到的应力场结果与盲孔法试验结果进行对比验证。结果表明沿垂直于焊缝路径上,纵向残余应力在远离热影响区表现为压应力,而在热影响区表现为拉应力,较薄钢板一侧的纵向残余应力略小于较厚钢板一侧的残余应力。横向残余应力一致表现为拉应力,其分布规律具有明显的不对称性。在平行于焊缝路径上,纵向残余应力变化明显,呈现为拉-压交替的分布形式,横向残余应力在焊缝两端表现为压应力,且向试件中心逐渐过渡为拉应力。     

基于混凝土浇筑中模板斜拉杆受力分析

针对贵州省某大桥墩柱施工过程中,采用悬臂爬升钢木组合模板施工工艺,对钢木模板阳角处斜拉杆的受力变形进行分析,判断在施工过程中斜拉杆变形是否符合规范要求,并利用有限元软件对斜拉杆受力进行模拟计算。通过对混凝浇筑施工中斜拉杆的微应变变化量进行实时监测,整理数.据得出斜拉杆微应变变化曲.线。结果表明:采用D20普通Q235钢斜拉杆在混凝土有效压头附近变形最大,最大微应变变化量为21782με,对应最大拉应力为4572MPa,最大受力变形均在斜拉杆屈服强度允许范围内,可以保障施工结构安全。说明D20普通Q235钢斜拉杆在钢木模板施工中是可行的,为此类工程作参考。     

Q235钢镀锌层对钢/铝合金搅拌摩擦点焊接头性能的影响

通过在Q235钢板上电镀不同厚度的锌层,研究镀锌层厚度对钢/铝合金异种金属搅拌摩擦点焊接头性能的影响。利用拉剪试验、光学显微镜、扫描电子显微镜等分析手段对钢/铝合金异种金属搅拌摩擦点焊接头性能进行了分析。结果表明,镀锌层厚度在8~12μm的Q235镀锌钢与6061铝合金形成的点焊接头拉剪力较高。     

循环荷载作用下钢材的试验及本构模型研究

为了研究钢材的超低周疲劳性能及循环荷载作用下的本构关系,对50组Q235-B和Q345-B钢材进行超低周疲劳试验。研究了Q235-B和Q345-B钢材的力学性能,如:单调加载性能、滞回性能及滞回准则。通过对钢材全过程滞回性能的研究,建立了循环荷载作用下钢材的简化单轴本构模型。基于有限元软件ABAQUS的用户子程序接口UMAT,用户可自定义钢材的单轴本构属性。通过引入纤维梁单元,可利用单轴本构模型进行结构分析。通过对比各种荷载作用下Q235-B和Q345-B钢材的试验数据,验证了本模型的正确性,利用本模型可进行钢框架的非线性时程分析。试验和数值分析结果均表明:Q235-B和Q345-B钢材在循环荷载和单调荷载作用下的性能有很大不同,钢材屈服后,循环荷载作用下的骨架曲线比单调荷载作用下更高;循环次数和振幅大小对材料韧性的影响很大。当受循环荷载作用时,钢材提前发生颈缩和断裂,这表明累积损伤降低了钢材的韧性。     

循环荷载作用下结构钢材本构关系试验研究

为准确模拟结构的地震响应,寻找在循环荷载下钢材的本构关系,采用工程常用Q235B及Q345B钢材共50个试件,施加多种加载制度,分析其单调性能、滞回性能、宏观微观破坏形态、延性特征以及损伤退化特性,并采用Ramberg-Osgood模型对循环加载骨架曲线进行拟合,进而得到Q235B及Q345B钢材在循环荷载下的一维应力应变关系骨架曲线;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定,确定了两种等级钢材本构模型的关键材料参数,并结合通用有限元程序ABAQUS对试验结果进行有效模拟,为今后准确计算结构在地震荷载下的反应提供重要依据.结果表明:钢材在循环荷载下的反应与在单调荷载下的本构关系有很大差别,循环荷载下的骨架曲线对于准确的数值模拟起到重要作用;循环的圈数以及幅值会严重影响构件的断裂延性,钢材在循环荷载下的破坏应变不能按照单调荷载来确定.     

散料结拱时钢板仓内动态壁面压力的计算和实例应用

考虑钢仓散料结拱和拱面矢高情况推出了仓壁的动压力理论计算公式,并将公式用于模型仓的分析中,其计算值接近试验测试结果。将此公式应用到一大型利浦钢板筒仓工程实例中,其应力和位移结果与静态Janssen公式结果进行比较,说明推导出的动态压力理论公式可用来对钢板仓失效分析,可为工程设计及钢板筒仓应力分析提供参考依据。     

不同复合比下不锈钢复合钢材循环本构模型研究#br#

为研究不同复合比下不锈钢复合钢材在地震循环往复荷载作用下的力学特性,开展23个3+3mm厚316L+Q235B不锈钢复合钢材试件的单调拉、压和15种不同循环加载制度下的试验。根据试验结果,分析该类复合钢材的单调性能、滞回性能以及宏观和微观破坏形态;基于Ramberg-Osgood三参数模型拟合循环骨架曲线,并讨论其与单调荷载下的力学性能区别;基于Chaboche模型标定该不锈钢复合钢材的本构模型参数,并采用数值模型对其他循环加载制度下的力学响应进行模拟;最后与3+5mm厚316L+Q235B不锈钢复合钢材在循环骨架曲线、循环本构关系及滞回曲线方面进行对比,分析复合比的影响。试验结果与分析表明：该种复合比的不锈钢复合钢材在循环荷载下仍表现出明显的循环强化作用和混合强化（等向强化和随动强化）特征;滞回曲线饱满;随着循环周次的增加,卸载刚度和再加载曲线的初始刚度出现明显退化;Ramberg-Osgood模型可以较好地对其循环骨架曲线进行拟合;文章提出的循环本构模型能够准确模拟该复合比不锈钢复合钢材循环往复荷载作用下的力学响应;该复合钢材与3+5mm厚316L+Q235B不锈钢复合钢材在循环荷载下的具体力学指标存在明显区别。研究成果为提出双金属复合钢材的统一循环本构模型提供重要基础。     

轴心受压焊接H形钢短柱高温下局部稳定性能试验研究

为了研究Q235和Q460轴心受压焊接H形钢短柱高温下的局部稳定性能,采用恒温加载方式分别对6个Q235和6个Q460轴心受压焊接H形钢短柱试件进行常温和高温下的局部稳定性能试验,得到了常温和450、650℃下试件的翼缘和腹板局部稳定破坏形态,根据极限应变法和曲线拐点法确定试件在常温和高温下的临界荷载。采用我国现行《钢结构设计规范》和已有文献中关于局部稳定的计算方法计算试件的局部稳定临界应力,并和试验结果进行对比。研究表明：试件在高温下和常温下的破坏形态基本相同;与常温下局部屈曲承载力相比,高温下Q460高强钢试件的局部屈曲承载力较Q235普通钢试件下降幅度大;采用规范公式计算高温下焊接H形钢短柱翼缘和腹板的局部稳定临界应力与试验结果差别较大。     

分块盖板屈曲约束钢板剪力墙受力性能与设计方法研究

为考察分块盖板屈曲约束钢板剪力墙的抗震性能,采用非线性有限元分析软件ABAQUS对其受力机理进行深入研究。将板墙的高宽比、盖板厚度比等参数作为变量,对屈曲约束钢板墙在水平往复荷载作用下的抗震性能进行分析,考察内嵌钢板面外变形与应力、盖板变形与钢筋应力。分析结果表明：采用非线性有限元数值模拟得到屈曲约束钢板剪力墙的滞回性能、内嵌钢板变形特性均与试验结果较为接近。分块盖板屈曲约束钢板剪力墙在层间位移角接近1/300时进入屈服;加载至层间位移角1/50时,滞回曲线接近于理想弹塑性。当盖板厚度比tc/tw不小于7时,可以形成对内嵌钢板面外变形的有效约束,钢板屈曲半波长度与钢板厚度之比λ/tw基本保持不变。在此基础上,建立内嵌钢板与分块盖板简化计算模型,根据内嵌钢板主压应力推导出挤压应力计算公式,从而可以方便地确定对拉螺栓的内力与分块盖板的弯矩。简化计算方法与有限元数值模拟得到混凝土盖板弯矩的分布规律非常接近,简化计算方法偏于安全。     

锈蚀对低碳钢滞回性能影响分析

以不同腐蚀程度Q235钢材试验数据为基础,运用数值模拟方法对锈蚀钢材的屈曲性能、滞回性能进行分析。结果表明,在循环荷载作用下,腐蚀试件屈曲最早发生在具有较大蚀坑的板材薄弱部位;随着腐蚀程度增加,屈曲现象明显,且提前发生;腐蚀钢材与未腐蚀钢材均出现循环硬化、峰值点指向效应等现象,但滞回环饱满程度明显降低,且腐蚀钢材各循环荷载性能指标均降低。     

不同路径对Q235钢材高温性能的影响

为了研究温度和应力变化历史对钢材高温性能的影响,采用MTS809和MTS653试验系统对我国建筑结构中常用的Q235钢材进行了不同温度-应力路径下的材料高温性能试验。其中用MTS809系统控制试件荷载大小,用MTS653系统控制试件温度变化,两套试验系统同时使用,从而可以同步测得试件在各个时刻的应力、应变和温度值。试验得到Q235钢材在各种不同温度-应力路径下的性能以及应力(应力增量)与应变(应变增量)、温度(温度增量)与应变(应变增量)之间的相对变化规律曲线,结果表明同一种钢材在不同路径下表现出各不相同的材料性能,其应力、应变和温度三者之间呈现出不同的关系。从而提出了钢材的高温性能不仅与温度状态有关,还受温度-应力历史的影响,采用因路径而异的应力、应变、温度三者关系进行钢结构高温性能分析将更为精确。     

Q460高强钢单调与反复加载性能试验研究

通过对Q460高强钢进行单向拉伸与反复加载下材料性能试验，得到了各试件单调拉伸和反复加载下的应力-应变关系曲线，以及反复加载下的骨架曲线，并将试验结果与文献研究结果进行了对比。试验结果表明：单向拉伸材性试验中，11 mm厚Q460C高强钢板的平均断后伸长率为23.7%，屈强比为0.847； 21 mm厚钢板的平均断后伸长率为30.4%，屈强比为0.792；Q460钢的循环硬化程度比Q345钢明显减弱，主要原因是随着钢材强度的提高，钢材的屈强比增大，钢材的应变强化效应减小。根据钢材反复加载的滞回曲线，提出了Q460高强钢材的应力 应变滞回模型，用该模型计算得到的关系曲线与试验曲线对比，两者吻合较好。     

正交胶合木墙与楼面钢梁预应力螺栓连接的抗滑移性能

正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)-钢混合结构中,CLT剪力墙的抗侧能力主要取决于墙体与下部构件的抗剪连接.目前,角钢式抗剪连接件是工程中的主要连接形式,该类CLT墙体抗侧时,破坏往往集中在抗剪节点域,而CLT墙体受力并不大.为充分发挥CLT强度和刚度较大的优势,本文探索CLT墙与其下楼...