Q460高强度钢材焊接H形截面弱轴压弯柱承载力试验研究

为了研究高强度钢材中厚板焊接H形截面压弯柱的承载力,采用国产Q460高强度钢材11 mm、21 mm中厚板制作了6个焊接H形截面压弯柱,试件截面自由外伸翼缘板宽厚比分别为7、5、3,长细比分别为40、55、80。通过对Q460低合金高强度钢材的材性测试、3种焊接截面残余应力测试、各试件初始几何缺陷测量及承载力试验,进行了H形截面弱轴压弯构件整体失稳承载力的试验研究,并与采用GB 50017-2003《钢结构设计规范》进行计算的承载力对比;同时以理想弹塑性模型,综合考虑试件初始缺陷建立有限元模型,分析计算其承载力。试验及分析结果表明：Q460低合金高强度钢材具有强度高、塑性性能较好等特点;由实测截面残余应力值得到其分布形式与普通钢材焊接H形截面残余应力分布基本相同;高强度钢材焊接H形截面压弯构件承载力试验值明显高于GB 50017-2003设计公式计算值;文中采用的有限元分析方法可以较准确地计算试件的承载力。研究成果为高强度钢材在实际工程中的应用提供试验参考。     

高建钢厚壁H型钢残余应力测试研究

近年来,国产高性能建筑结构用钢由于其优良的力学性能,特别是强度对厚度的不敏感性,在国内大跨和高层建筑钢结构中得到了越来越多的应用,但现行相关设计规范中仍缺乏其基于设计可靠度分析的合理设计指标。高建钢常用作厚壁H型钢柱,其残余应力分布对构件承载力影响较大,是分析高建钢基本构件设计可靠度的关键因素之一。本文采用条形切割法,对80mm厚高建钢Q345GJ焊接H型钢的纵向残余应力分布进行了详细的测试试验研究。根据试验数据,得到80mm厚高建钢Q345GJ焊接H型钢残余应力分布图,明确了高建钢厚壁焊接H型钢的残余应力分布规律,为高建钢构件设计可靠度分析提供了基础数据。     

Q460高强钢焊接箱形截面残余应力研究

为研究国产Q460高强钢焊接箱形截面的残余应力分布规律,采用分割法对6个不同截面尺寸的试件进行了试验研究。基于测量数据,得到了不同试件全截面残余应力分布,研究了板件宽厚比、板件厚度等几何尺寸对残余应力的影响以及测量过程中人为产生的误差、截面板件间残余应力的相互影响及自平衡性等。试验结果表明：残余压应力与截面尺寸直接相关,残余拉应力与截面尺寸关系不大;采用分割法测量时人为操作产生的误差很小;截面4块板件的残余应力能够分别满足自平衡条件。提出了适用于Q460高强钢焊接箱形截面的残余应力分布模型和计算式,该模型能够准确反映截面尺寸的影响,且与试验结果吻合良好。     

H型钢焊接残余应力的三维有限元分析

采用通用有限元软件ABAQUS对普通H型钢的焊接残余应力场、变形场进行了数值模拟,并和现有公认结果进行了对比。结果表明,数值模拟方法真实可靠,纵向残余应力影响较大,应引起足够的重视。     

对焊接高强度钢材箱型构件中残余应力的评估

关于残余应力在低碳型钢中的大小和分布之前已经进行了很多研究,然而,对于高强度型钢中残余应力的测定研究甚少。高强钢和低碳钢在应力-应变曲线及高温材料特性上的差异是研究高强度焊接型钢残余应力的必要研究方面。在当前研究中,采用以厚11mm的Q460钢板焊接而成、不同的3个箱型柱做试验。切条法和钻孔法都可用于测量。最终将可看到测定的残余应力在3个箱型柱中的分布状况及其相应的简易残余应力分布图。与低碳钢的残余应力图相比较,可以发现,由高强度钢板焊接而成的箱型柱有较低的残余应力比。同时也对采用不同测定方法(切条法、钻孔法)所造成的差异进行了比较。     

焊接圆钢管残余应力试验研究

为研究焊接圆钢管的纵向残余应力分布规律,采用分割法对9个不同截面尺寸、不同钢材强度、不同加工工艺的试件进行了测量。基于测量数据,得到了不同尺寸试件的全截面残余应力分布和拉、压残余应力的大小,研究了圆钢管径厚比、钢材强度、热镀锌处理对残余应力的影响以及测量过程中人为误差对测量结果的影响。试验结果表明,高强度钢材焊接圆钢管的残余应力分布较均匀,热镀锌处理降低了圆钢管的最大残余拉应力;采用分割法测量时人为操作产生的误差很小。最后,提出了完整的适用于焊接圆钢管截面的残余应力分布模型,并进行有限元模拟,与试验结果吻合良好,为进一步对焊接圆钢管整体稳定进行有限元分析提供参考资料。     

高强度钢焊接节点残余应力对应力集中系数的影响

对一系列由屈服应力为690MPa的高强度钢板焊接而成的T型和Y型节点试件进行研究。节点焊接方式为电弧焊(SMAW)。两组试件分别采用不同的焊接工艺:一组试件在常温状态进行焊接,另一组将试件预热至100℃再进行焊接。研究两组试件靠近焊趾处的残余应力。首先,采用钻孔法研究节点的残余应力分布及变化;然后,采用ABAQUS有限元软件进行热应力耦合分析以研究节点的残余应力分布;最后,评估节点处残余应力对应力集中系数的影响。结合残余应力影响给出评估应力集中系数的新参数。     

焊接热切高强H型钢的残余应力

构件中所存在的残余应力会大大影响钢结构组件的刚度和疲劳寿命。虽然对于低碳钢的结构部件有较多的研究,但由于在常温和高温下应力-应变关系和材料属性的不同,造成了残余应力分布在高强钢构件中与低碳钢焊接而成的构件中的差异。因此,有必要研究由高强钢焊接而成的结构部件中残余应力的分布。对3个屈服强度460MPa的焊接热切高强型钢柱的残余应力进行研究,对不同横截面大小也进行了分析。使用切片法和钻孔法测量,并对两种方法所获得的残余应力进行比较。所测量的残余应力的大小和分布与碳钢中的一致,然而却有相对更小的残余应力比。最后,根据所测量的值,提出一个简化的由热切H型钢焊接而成的460MPa高强钢构件的残余应力分布。     

460MPa高强度钢焊接箱形截面残余应力的试验研究和模型分析

使用分段法对460MPa高强度钢焊接箱形截面的残余应力进行试验研究和模型分析。对由不同宽厚比和厚度的钢板焊接而成的6个箱形截面进行测试,得到超过2000个原始数据,以此量化压缩和拉伸残余应力的大小和分布。阐明了宽厚比和板厚对残余应力的影响、人为误差以及各构件的相互作用。研究结果表明,压缩残余应力的大小与截面尺寸相一致,而焊缝附近区域的拉伸应力与截面尺寸关系不大。由2个人对相同截面进行测量,对测量结果进行比较,结果表明人为测量误差较小。由于每个板内的残余应力平衡,各构件之间没有残余应力。最后,建立分布模型及其简化形式,模型分析结果与试验结果相符。     

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。     

高强度钢材焊接H形构件受力性能的试验研究

对高强度Q460钢材应用于高层和大跨度建筑的结构性能进行试验研究。首先对3根焊接H形柱进行试验,试验结果与国家规范设计值的对比表明,将Q460钢焊接H形柱划分为c类截面验算绕弱轴的整体稳定性是偏于安全的,但是划分为b类截面的安全性还需要补充数据并进行可靠度方面的分析。同时还对4根焊接H形构件进行拟静力反复加载试验。试验结果表明,高强度Q460钢构件在轴压和反复弯曲作用下,具有较好的延性和一定的耗能能力。     

残余应力对等截面H型钢梁相关屈曲的影响分析

以有限元分析软件ANSYS为工作平台,基于非线性板壳有限元分析理论,采用大挠度弹塑性分析方法,对轻型门式刚架中H型钢梁相关屈曲性能进行了深入的研究,主要考察了残余应力对等截面H型钢梁相关屈曲性能的影响,获得到了一些有价值的结论。     

焊接铝合金构件残余应力试验研究

迄今为止,我国有关焊接铝合金构件残余应力的研究还不多见.由于铝合金与钢型材的材性等方面有诸多不同,使得焊接对铝合金的影响变得更为复杂.作为焊接影响的一个重要方面,焊接残余应力的分布规律成为迫切需要研究的重要课题.为此,采用切片法对两种方式焊接的铝合金工字型截面构件的残余应力进行了测试.通过对测试数据的分析整理,得出纵向焊接工字型截面构件残余应力的分布情况.为进一步总结焊接铝合金构件残余应力的分布规律及研究残余应力对构件承载力的影响提供了基础.     

残余应力分布对焊接不锈钢工字形截面梁整体稳定性能的影响

焊接残余应力导致不锈钢梁截面纤维过早达到屈服,并严重降低不锈钢梁的抗弯刚度。为了研究残余应力对焊接工字形不锈钢梁侧扭屈曲的影响,根据目前被广泛采纳的不锈钢工字形截面残余应力分布模型,采用有限元方法,对残余应力分布模型的主要因素进行参数化分析,研究这些因素对不锈钢梁侧扭屈曲的影响,使对焊接工字形不锈钢梁的整体稳定性能的研究更加完善。结果表明:翼缘残余压应力峰值对不锈钢梁侧扭屈曲的影响最为显著。     

连续钢桁架-桁拱组合桥节点的焊接残余应力分析

焊接结构的桥梁应用越来越广泛,而焊接残余应力是影响桥梁钢结构强度的关键因素之一.利用ANSYS有限元分析软件,详细分析了上海嘉定蕴藻浜大桥桁架-桁拱结合节点的焊接残余应力和分布情况,并结合该节点局部应力分析的计算结果,为结构设计和钢结构加工提供一些建议.     

奥氏体316不锈钢焊接工字形截面残余应力的试验研究

不锈钢在建筑结构中的应用逐渐增多,其中包括不锈钢屋盖结构、不锈钢桥梁、不锈钢墙面等结构中的应用。目前国内对不锈钢力学性能的研究相对较少,其中焊接残余应力是影响不锈钢构件焊接影响的一个重要因素,焊接残余应力的分布规律成为迫切需要研究的内容之一。采用分割条带法对奥氏体不锈钢316(06Cr17Ni12Mo2)包括6种截面的焊接工字型钢的纵向残余应力进行测量,通过对测量数据的分析,得到其残余应力的大小和分布特点,为进一步总结焊接不锈钢构件残余应力的分布和残余应力对不锈钢构件的承载力的影响提供了基础。     

残余应力对Q550高强度焊接H型钢柱承载力影响分析

借助有限元软件,以轴心受压H型钢柱为研究对象,对其极限承载力进行分析研究,探讨残余应力对其极限承载力的影响。分析结果表明:翼缘端部的残余应力峰值对H型钢柱影响最大,翼缘中点的峰值影响次之,腹板中点的峰值影响最小,现有钢结构设计规范应用于Q550高强钢轴心受压构件极限承载力的计算略微保守。     

厚板焊接柱残余应力的有限元分析

厚板焊接柱极限承载力研究的关键是焊接残余应力的确定.本文应用热弹塑性应力分析理论,有限元法计算了厚板焊接箱形截面的残余应力分布.结果表明:由于三维残余应力的影响,厚板焊接箱形截面中纵向残余拉应力的峰值略高于钢材的屈服点,残余压应力分布区的大小及压应力峰值不仅与焊接输入热量有关,而且与截面积的大小有直接关系.受厚板截面本身的几何形状所影响,箱形截面有焊缝一侧壁板与另一侧壁板残余应力分布及大小有明显的不同.两个1/4箱形截面的焊接残余应力实测基本上验证了理论分析.     

钢纤维改善高强混凝土单轴受压特性的试验研究

研究了钢纤维高强混凝土单轴受压应力-应变全曲线的特征。通过试验发现,在高强混凝土中掺入钢纤维,对应力-应变曲线产生了明显的影响,特别在钢纤维体积率Vf=1.5%及2.0%时,应力-应变全曲线出现了二次峰值,这在普通钢纤维混凝土及高强混凝土中从未出现过。同时由于钢纤维的掺入,对高强混凝土单轴受压的应力峰值、峰值应变及韧性都产生了不同程度的影响,从而有效地改善了高强混凝土的性能。