Q235焊缝表面镍基合金熔覆层在NaCl溶液中的腐蚀行为

目的 采用激光、等离子熔覆技术在低碳钢焊缝表面制备镍基耐腐蚀涂层,提高钢管焊缝表面的耐蚀性能。方法 通过浸泡腐蚀、动电位极化法、交流阻抗法,研究不同试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为。利用OM、SEM、EDS和XPS分析腐蚀试样表面、截面的微观组织和腐蚀产物成分。结果 采用激光、等离子熔覆技术均可制得成形良好、表面光滑、无宏观裂纹的涂层,且表现出良好的抗点蚀能力;等离子熔覆层晶粒相较于激光熔覆层晶粒更均匀、细小,析出的碳化物(Cr₂₃C₆、Cr₇C₃)、硼化物(CrB)等硬质点提高了涂层的硬度,对于抗蚀性有着积极的作用。试样的耐蚀性排序为等离子熔覆层>激光熔覆层>基体。浸泡失重腐蚀实验表明,基体、激光熔覆层、等离子熔覆层的腐蚀速率分别为0.182 9、0.125 6、0.102 7 g/(m²·h)。从极化曲线看出,激光熔覆层(-0.503 4 V)、等离子熔覆层(-0.546 6 V)的自腐蚀电位相较于基体(-0.858 4 V)发生了正移。基体、...     

基体表面粗糙度对冷喷涂粒子沉积过程影响的物质点法数值分析

目的 解决有限元法模拟冷喷涂粒子沉积过程时存在的网格畸变等问题,并探讨粒子和粗糙基板的结合方式。方法 基于物质点法建立冷喷涂粒子沉积的仿真模型。利用FORTRAN语言自编程序对铜粒子冷喷涂铜基板的过程进行仿真分析,并与其他研究中的试验结果进行对照,结果吻合较好,表明物质点法模拟冷喷涂粒子沉积问题是可行且有效的。此外,分析基体表面粗糙度对粒子沉积过程的影响规律,并探讨粒子在不同位置沉积的结合机理。结果 随着表面粗糙度的增大,粒子扁平化趋势增大,回弹动能减小。表面粗糙度足够大时,粒子射流可能和基板形成机械咬合结构;粒子在波谷处沉积时受两侧波峰作用难以扁平化,但是凹坑深度增大,回弹动能减小,粒子基板结合强度增大;粒子在左侧半腰处沉积时,其在切向速度分量作用下与右侧波峰形成二次接触,形成了较长的射流。结论 粒子与基板的结合强度随着表面粗糙度的增大而增大。粒子在波峰处可以形成机械咬合结构;在波谷处凹坑深度增大、回弹动能减小,起填充作用;在半腰处能够与右侧波峰产生二次接触,增大结合强度。研究结果可为冷喷涂工艺生产提供一定指导。     

压水堆燃料包壳锆合金中第二相腐蚀行为研究进展

锆合金是目前唯一大规模商用的压水堆燃料包壳材料,其耐水侧腐蚀性能是影响核反应堆安全性与经济性的重要因素。微量合金元素(Fe、Nb等)主要以第二相的形式弥散分布在锆合金基体中,但可对锆合金的腐蚀行为产生显著影响。本文比较了不同锆合金中第二相的差异,综述了锆合金中典型第二相的腐蚀行为及其影响因素。分别比较了二元及三元第二相中主要合金元素Fe和Nb的腐蚀过程,总结了不同水化学条件下第二相腐蚀产物的差异及其对锆合金基体腐蚀行为的影响,并指出当前针对第二相腐蚀行为研究中存在的不足。最后,对锆合金第二相腐蚀行为研究趋势进行了展望,先进微观表征手段可进一步完善含Fe、Nb元素第二相的腐蚀机理研究,将为提高我国新型锆合金包壳材料的耐腐蚀性能提供理论参考。     

Fe-4Mn-1.5Al-0.5Si-0.2C-0.05Nb中锰钢的热变形行为研究

针对较高Mn含量会导致中锰钢成本提高、出现偏析而限制其应用的问题,设计了一种能够满足1 000 MPa级别性能要求(抗拉强度R_m>1 000 MPa,总伸长率A>30%)的中锰钢,其成分为Fe-4Mn-1.5Al-0.5Si-0.2C-0.05Nb。通过绘制实验钢在不同应变速率和变形温度下的真应力-真应变曲线,并结合组织观察,研究了实验钢的热变形行为,尤其是应变速率和变形温度对实验钢热变形行为的影响规律,并最终获得了实验钢的动态再结晶图和本构方程。结果表明：变形温度的降低和应变速率的提高均会抑制动态再结晶的发生;低应变速率(0.1 s^-1)下的所有样品均会发生完全动态再结晶;中应变速率(1 s^-1)下,变形温度为800℃的样品只发生部分动态再结晶;高应变速率(10 s^-1)下,不发生完全动态再结晶的变形温度扩大至800～950℃;实验钢的本构方程为■。动态再结晶图和本构方程的确定对实际生产中轧制工艺的设计、得到具备优良性能的特定类型的微观组织具有重要意义。     

ZL270LF铝合金的热变形行为与组织演变

通过热压缩实验研究了ZL270LF铝合金在变形量为70%,温度为300~550 ℃,应变速率为 0.01~10 s^-1范围的热变形行为,建立了流变应力本构方程模型,绘制出了二维热加工图,确定了最佳热加工区域,采用电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）技术研究了该合金的组织演变规律。结果表明：ZL270LF铝合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,热变形激活能为309.05 kJ/mol,最优热加工区为温度470~530 ℃、应变速率为0.01~1 s^-1。该合金在热变形过程中存在3种不同的DRX机制,即连续动态再结晶（CDRX）、不连续动态再结晶（DDRX）和几何动态再结晶（GDRX）,其中CDRX是ZL270LF铝合金动态再结晶的主要机制。     

Experimental and analytical investigation on seismic behavior of Q690 circular high‐strength concrete‐filled thin‐walled steel tubular columns

This paper proposed a new Q690 circular high‐strength concrete‐filled thin‐walled steel tubular (HCFTST) column comprising an ultrahigh‐strength steel tube (yield strength f_y ≥ 690 MPa). A quasi‐static cyclic loading test was conducted to examine the seismic behavior, and the obtained lateral load‐displacement hysteresis curves, skeleton curves, and ductility were analyzed in detail. Then, a numerical model based on a nonlinear fiber beam‐column element incorporating the modified uniaxial cyclic constitutive laws for concrete and steel was developed mainly to predict the seismic behavior of the tested Q690 circular HCFTST columns. The effects of the concrete cylinder compressive strength (f_c), steel yield strength (f_y), axial compression ratio (n), and diameter‐to‐thickness (D/t) ratio on the seismic behavior were investigated through a parametric study. Finally, a simplified hysteretic model incorporating the moment‐resisting capacity and deterioration of the unloading stiffness in addition to a normalized skeleton curve and hysteretic criterion was established. The results indicate the following: the proposed Q690 circular HCFTST columns can display reasonable hysteretic behaviors to some extent; the use of high‐strength steel can lead to a significantly larger elasto‐plastic deformation capacity and delay the appearance of post‐peak behavior, even if a lower ductility capacity is provided; moderately loosening the limitations on the D/t ratio can also result in ideal hysteretic behaviors; and the established numerical model and simplified hysteretic model can satisfactorily predict the experimentally observed load‐displacement hysteretic curves, including the deterioration of the strength and stiffness and can, thus, offer design references for the elasto‐plastic analysis of circular HCFTST columns.     

Seismic performance of corrugated steel plate concrete composite shear walls

In this paper, composite shear walls with different encased steel plates (flat, horizontal corrugated, and vertical corrugated) were tested and simulated by Abaqus to investigate the seismic behavior of corrugated steel plate concrete composite shear walls (SPCSWs). The failure characteristics, deformation and energy dissipation capacity, and stiffness and bearing capacity of the structures under low‐frequency cyclic load were analyzed, and indexes of the seismic performance were obtained. The formulas of the shear‐bearing capacity of steel plate concrete composite shear walls are suggested, and the shear‐sharing ratio of each member is obtained. According to the obtained results, corrugated steel plates can bond with concrete well, and the bearing capacity of the vertical corrugated SPCSW are higher than that of the horizontal corrugated SPCSW. Compared with flat SPCSW, corrugated SPCSW has higher initial stiffness and lateral stiffness, better ductility and energy dissipation ability, and the degradation of bearing capacity and stiffness is slower. The shear‐sharing ratio of a steel plate is larger than that of reinforced concrete in the flat SPCSW and the vertical corrugated SPCSW, the shear force shared by steel plate and reinforced concrete in horizontal corrugated SPCSW is basically the same.     

一个非饱和结构性黄土三维胶结接触模型

对非饱和结构性黄土进行离散元模拟需要合理的三维胶结接触模型。在含抗转动和抗扭转模型基础上引入了颗粒间吸引力以考虑范德华力和毛细力作用;提出了考虑胶结尺寸影响的胶结刚度和强度公式,考虑了不可恢复的化学胶结作用;建立了可以全面考虑含水率-孔隙比-吸力耦合作用的黄土接触模型。通过开展常规三轴压缩以及在不同偏应力水平下湿陷试验的三维离散元模拟,表明该三维接触模型可以较好地反映室内试验中非饱和结构性黄土的主要力学特性。     

基于混合消能减震技术的组合结构独柱高架站台抗震性能研究

结合高性能组合结构形式以及混合消能减震体系的双重技术优势,研发了适用于独柱长悬臂式高架站台结构的抗震体系。采用有限元分析软件MSC.MARC分别对该体系进行了强震作用下的静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析。分析结果表明基于MSC.MARC二次开发的纤维模型和采用宏观本构的一维非线性弹簧模型能高效准确地模拟站台结构的非线性动力特征以及损伤破坏规律。混合消能减震技术可显著提高结构的刚度和承载力,在降低主体构件耗能的同时增强结构的整体耗能能力。在体系层面,混合消能减震技术可明显改善结构刚度分布不均匀带来的不利影响,有效地降低结构的整体变形和层间位移角;在构件层面,消能减震体系能减少或避免主体构件的出铰,有效地降低主要承重构件的截面应力水平,降低悬臂梁所承受的扭矩。值得注意的是,在混合消能减震体系中,由于结构的各个薄弱环节均得到了加强,未受到消能减震构件保护的其他结构构件的地震响应可能会被放大。     

矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区受力性能试验研究

矩形钢管混凝土组合桁梁由混凝土板和矩形钢管混凝土桁架组成,在竖向荷载作用下,其正弯矩区可充分发挥混凝土板和桁架的组合作用,但负弯矩区的力学性能较为薄弱且受拉混凝土板容易开裂。针对这一问题,提出了在负弯矩区混凝土板施加预应力以及布置局部释放剪切作用的剪力钉相结合的组合桁梁结构形式。采用跨中施加反向集中荷载模拟连续梁支点反力的方法,对2榀承受负弯矩的矩形钢管混凝土组合桁梁进行了静力加载试验,对其荷载-位移关系、裂缝发展规律、混凝土板应变分布、桁梁荷载-应变关系、钢与混凝土界面滑移及承载力进行了分析。还根据组合桁梁的简化力学模型对不同加载阶段的结构特征荷载进行了讨论。结果表明：采用局部释放剪切作用的剪力钉和混凝土板施加预应力的组合桁梁结构形式可有效提高其抗裂性能,但对受弯承载力影响较小;在加载过程中混凝土板的开裂和杆件的屈服导致结构塑性变形增大,最终节点处焊缝撕裂,组合桁梁丧失承载力;由简化力学模型计算得到的结构特征内力与实测值吻合较好,可为矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区的设计和计算提供参考。