Q690高强钢加强型相贯节点抗弯刚度试验研究

在钢管塔结构的设计中,节点刚度是重要参数,随着高强钢在变电构架中的应用,对高强钢相贯节点抗弯刚度的研究日趋重要.本文对Q690高强钢管相贯节点采用瓦形板加强、内隔环加强和内套筒加强的三种加强方式进行了试验研究,得出不同加强方式对节点刚度的影响,并以欧洲规范中节点初始刚度的判断准则分析了节点的刚度性能,得出对于采用Q690高强钢的人字柱加强型相贯节点不能按照刚性节点进行设计,而应作为半刚性节点进行设计;最后对瓦形板及内隔环对节点的作用机理进行了分析说明.     

常温与高温下高强钢T型连接受拉性能试验

为研究高温下高强钢T型连接的受拉性能,对11个常温下和17个高温下的T型连接试件进行拉伸试验,其中包括300、400、500、600℃等多种高温环境下Q355、Q460、Q690、S690、S960等不同强度钢材的T型连接,通过试验得到各T型连接的初始拉伸刚度、抗拉承载力、破坏模式等。将试验结果与欧洲规范和中国规程的计算结果进行对比,以期校验规范对于高强钢T型连接的适用性,并分析翼缘强度、翼缘厚度、螺栓强度、螺栓直径、螺栓位置以及高温温度等多种因素对T型连接受拉性能的影响。常温与高温下的试验结果表明：欧洲规范和中国规程对高温下高强钢T型连接初始拉伸刚度的估算偏于危险,而对抗拉承载力而言偏于保守;与普通钢T型连接相比,薄翼缘高强钢T型连接能在保持承载能力相当的情况下,具有更好的变形能力;当螺栓离腹板距离和翼缘距离的比值小于1时,增大螺栓离腹板的距离会显著降低T型连接的初始拉伸刚度和抗拉承载力;螺栓直径的增加将增大T型连接初始拉伸刚度值,但螺栓强度对初始拉伸刚度影响不大。本文研究成果可为高强钢端板连接节点及其等效T型连接的抗火设计提供试验依据,为相关规范修订提供参考。     

高强钢S460和S690火灾后力学性能试验

火灾后,材料力学性能的退化是导致钢结构火灾后承载力降低的主要因素.通过试验研究高强钢S460和S690过火冷却至常温后的力学性能,得到过火高温对高强钢S460和S690的弹性模量、屈服强度、极限强度及应力-应变曲线的影响规律,并与普通钢火灾后力学性能进行对比.结果表明,当过火温度低于600℃时,S460和S690冷却后可恢复其基本力学性能;当过火温度超过600℃后,甚至高达1 000℃时,高强钢S460仍可恢复其常温下75%以上的力学性能,而S690仅可恢复其常温下64.5%的弹性模量、38.1%的屈服强度及57.3%的极限强度;高强钢火灾后力学性能与普通钢不同.通过对试验数据进行数值拟合,给出可准确表达S460和S690火灾后力学性能剩余程度的预测公式,可用于指导含高强钢S460和S690构件的钢结构火灾后检测与鉴定,并为相关规范的修订提供参考依据.     

低屈强比高强钢箱形柱抗震性能试验研究

钢结构的材料高强化是发展趋势,目前高强钢存在屈强比过高的问题,限制了高强钢在建筑结构中的抗震设计应用。对低合金高强度结构钢进行材性改良,研发出一种新型低屈强比Q620E高强钢。对此新型高强钢的抗震性能进行试验研究,根据壁板宽厚比等级设计截面尺寸不同的箱形截面柱,对轴压比为0.2和0.35的高强钢箱形柱进行低周往复加载试验。通过观察试件的破坏模式、提取滞回曲线和骨架曲线,从承载力、延性、耗能性能与损伤发展等方面对钢柱的抗震性能进行分析,并与Q690D普通高强钢柱抗震性能进行比较。试验结果表明,低屈强比高强钢柱具有良好的滞回性能和塑性变形能力;壁板宽厚比对构件承载力及延性影响显著;壁板宽厚比越大则刚度下降越快、损伤发展不连续;相较于Q690D普通高强钢,Q620E新型钢在力学性能与构件抗震方面均体现出较大的优势,可考虑在高强钢建筑结构中拓展应用。     

焊接孔对波纹钢腹板梁力学性能的影响 (注：研究生论坛稿件)

本文通过对设置焊接孔的Q345c高强钢波纹钢腹板梁进行疲劳试验,静力试验和三维有限元分析,主要目的是研究焊接孔对高强波纹钢腹板梁力学性能的影响,并且通过有限元模拟对设置有焊接孔的波纹钢腹板梁进行几何参数分析。试验梁通过岛津4890疲劳试验机采用三点弯曲加载方案,在加载至60万次疲劳循环后,梁跨中部右侧的焊接孔处出现微裂纹,继续加载至128.84万循环周次,最终在前期未发现裂缝的焊接孔处发生断裂破坏。通过试验现象和有限元分析表明：焊接孔对波形钢腹板钢梁的应力集中影响较大;波纹钢腹板梁几何尺寸的变化使焊接孔处波纹钢腹板梁的力学性能的改变有明显的影响。     

Q690耐张塔多环板空间节点力学性能研究

多环板空间节点杆件交汇繁多,应力分布复杂,为研究高强钢多环板空间节点的受力性能,开展Q690高强钢SJC1型耐张塔足尺试验,并建立了变坡和横担处空间节点的有限元模型,基于大风等不利工况研究了不同加载模式下空间节点的力学性能,揭示其空间耦合受力机理.分析结果表明:断线和大风等不利工况下环板或加劲肋与主材连接处、槽形插板与...     

Q550 GJ高强钢焊接H型截面残余应力试验研究

为了推动高强结构钢Q550GJ在我国钢结构工程中的应用,研究了Q550GJ高强钢焊接H型截面试件的残余应力分布规律.首先试验研究了Q550GJ钢材的力学性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率符合国家现行规范,屈强比小于0.85.然后设计和加工了7个Q550GJ高强结构钢焊接H型截面构件,采用分割法对其进行残余应力试验.研究了Q550GJ高强结构钢焊接H型截面构件的残余应力分布规律,分析了不同参数的影响.研究结果表明:翼缘中部和腹板两端近焊缝区域出现较大的残余拉应力,但没有达到钢材的屈服强度,且随着宽厚比的变化呈不规律变化;翼缘外伸部分中部和腹板中部都呈现基本恒定的残余压应力;残余压应力随着板件宽厚比的提高而相应减小;其余部位是从残余拉应力到残余压应力转变的过渡区域.     

高强钢板组合螺栓抗拉性能有限元分析

高强钢板钻孔攻丝后替代螺母,与高强螺杆组合成一种新的单边螺栓连接副,可用于钢管柱框架节点.为研究钢板组合螺栓抗拉承载力和破坏机理,在本组试验研究的基础上对4类钢板组合螺栓共64个试件进行单调拉伸数值模拟,以板厚和螺杆直径为研究变量,包括Q345B、45号钢、Q460C和Q690D四种钢材和10.9级M16、M20、M24、M27和M30五种规格高强螺栓.结果表明:Q345B、Q460C和Q690D均可作为45号钢的替代材料;钢板组合螺栓在锚固可靠的条件下,可按螺杆螺纹极限抗拉荷载的70%作为其抗拉设计值;钢板较薄时,发生钢板螺纹滑牙破坏,螺栓拔出,螺杆最大应力位于锚固区,钢板向外凸起,凸起量大于支点间距的1/200;钢板较厚时,发生螺杆拉断破坏,螺杆最大应力位于构造区,两种破坏模式中钢板的最大应力均位于钢板螺纹第一扣处.为保证钢板组合螺栓不发生钢板螺纹滑牙破坏,建议Q345B钢板厚度不宜低于1.15d;Q460C钢板厚度不宜低于1.10d;Q690D钢板厚度不宜低于0.95d,根据弹性力学和螺纹传力机理推导高强钢板组合螺栓抗拉承载力公式,公式计算结果与有限元结果吻合良好,研究成果可为钢板组合螺栓的设计提供参考.     

汽车用高强钢数控激光焊接工艺对质量的影响

采用正交优化设计试验方案,综合考虑影响高强钢数控激光焊接质量的工艺参数,通过镀锌高强钢的激光焊接试验研究,对试件焊缝的力学性能试验、焊缝金相及显微组织试验、焊接接头的SEM能谱分析和焊缝盐水腐蚀试验,表明镀锌高强钢数控激光焊接工艺可以获得较高的焊接质量。提出了可以有效控制焊接镀锌高强钢加工质量的试验参数。     

新型Q460高强度钢材在输电铁塔结构中的应用

为了研究Q460高强度钢材在输电铁塔结构中应用的可行性,结合国内外输电铁塔中高强钢的应用现状,介绍了Q460高强度角钢钢材的化学成分、力学性能,对高强角钢市场供货能力、使用技术经济性、高强钢设计技术参数的选取和焊接工艺等方面进行了研究分析.结果表明,输电铁塔结构中使用Q460高强角钢,既有明显的经济技术效益,又有利于节...     

TA2钨极氩弧焊焊接工艺的优化

为了研究TA2钨极氩弧焊的最佳工艺参数,采用自动TIG焊对厚度为5 mm的TA2试板进行了焊接实验.焊后对焊接接头进行了拉伸实验和硬度实验,并对焊接接头的显微组织和拉伸断口进行了观察.结果表明,在焊接电流为170 A、焊接速度为2.0 mm/s的最优参数条件下,焊接接头的抗拉强度为598.3 MPa,断后伸长率为26.7%,断面收缩率为38.5%,焊缝硬度为209 HB,热影响区硬度为182 HB.适宜的焊接工艺参数能够减少焊接接头中马氏体和魏氏组织的产生,并提高焊接接头的强度和塑性.     

激光焊接650MPa相变诱发塑性钢的组织与性能

采用固体Nd:YAG激光器焊接拉伸强度级别为650MPa、厚度为1.2mm的相变诱发塑性钢(TRIP)薄板,利用光学显微镜和电子显微镜研究了其不同焊接速度下对接焊缝的形貌和组织特点。测试了接头的硬度和抗拉强度,借助杯凸试验对比研究了激光焊接接头和母材的成形能力,并分析了焊接速度对接头组织、性能的影响。研究表明:TRIP钢的相组成主要是大量铁素体、贝氏体和少量的残余奥氏体;激光焊缝金属则主要由马氏体构成。焊缝金属或焊接热影响区的近缝区具有最高的硬度。焊缝金属的屈服强度和抗拉强度在垂直于焊缝方向与母材基本相同,但在平行于焊缝方向明显高于母材。与母材相比,激光焊接TRIP钢薄板的冲压成型能力明显下降。     

高速客车转向架构架焊接接头组织与力学性能

采用混合气体保护焊焊接方法对进口S355J2W钢和国产09CuPCrNi-A钢两种耐候钢通过焊接机器人单面焊双面成型的方式进行自动焊接实验,通过拉伸、硬度和金相检验试验方法对得到的焊接接头显微组织和力学性能进行了分析研究。结果表明,两种钢材焊接接头抗拉强度均优于母材,具有良好的力学强度,能够满足国产化技术要求。两种钢的焊接接头焊缝组织类似,S355J2W钢焊缝主要为粗大板条状和块状铁素体加先共析铁素体,含少量珠光体和粒状贝氏体;09CuPCrNi-A钢焊缝主要为条状和针状铁素体加先共析铁素体,含少量珠光体和粒状贝氏体。     

铸造C12A耐热钢焊接接头的金相组织分析

对铸造C12A高强耐热钢焊接接头的金相组织变化及硬度特点等方面进行了研究分析．试验结果表明：铸造C12A高强耐热钢经过焊接，基体组织没有明显发生变化，过热区的金相组织为板条马氏体 奥氏体组织，其硬度有所降低；熔化区的金相组织为针状马氏体 奥氏体 板条马氏体，硬度很高；焊后经过回火处理的基体金相组织与性能没有变化，过热区的金相组织为保留板条马氏体形态的回火索氏体组织，较基体组织要粗大，其硬度要比基体有所下降；熔化区的金相组织转变为保留板条马氏体的回火索氏体，但组织较为基体组织要细小，表现为硬度要比基体的有所升高．铸造C12A焊接后再经回火处理，可使焊接后的组织差别消除；性能变化趋于平缓，有利于材料的使用．     

S355J2W+N钢焊接接头显微组织与力学性能

使用国产焊丝H08MnSiCuCrNiⅡ,利用焊接机器人对S355J2W+N钢用MAG焊的焊接方法进行了焊接,通过拉伸、硬度和金相检验试验方法对焊接接头显微组织和力学性能进行了分析研究。结果表明:焊接接头具有较好的力学强度,最大硬度值215.2HV出现在焊接热影响区。焊缝组织主要为先共析铁素体、板条铁素体及少量珠光体和粒状贝氏体,过热区主要为块状先共析铁素体、珠光体、粒状贝氏体,细晶区主要是细小的铁素体和珠光体。     

Domex 700MC钢性能及其焊接接头显微组织分析

针对Domex 700MC低合金高强钢，采用002气体保护电弧焊和埋弧焊方法获得了焊接接头试件。通过焊接接头试样，分析了焊缝和热影响区的金属组织，测试了焊接接头的硬度，讨论了Domex 700MC钢焊接接头显微组织形成的原因。     

基于高炉焊接制造的BB503钢板焊接工艺研究

根据高炉炉壳生产实际,分别使用气电立焊和埋弧自动横焊两种焊接工艺对50 mm厚的BB503型炉壳用钢板进行焊接,对焊缝进行外观检查、无损探伤,对焊接接头进行拉伸、侧弯、冲击、硬度等性能测试,并对焊接热影响区的显微组织进行了观察和分析。结果表明,BB503炉壳用钢的气电立焊和埋弧自动横焊焊接接头抗拉强度和冲击吸收功均大于母材,具有优良的综合力学性能;焊缝区及热影响区的显微维氏硬度分布和热影响区的组织均匀性均显著优于传统的CO2气体保护焊和手工电弧焊接头。气电立焊和埋弧自动横焊工艺可以替代CO2气体保护焊和手工电弧焊工艺用于高炉炉壳焊接制造。     

球墨铸铁和铁素体不锈钢的激光-MIG复合焊接性能

为了研究球墨铸铁（FCD450）和铁素体不锈钢（SUS430）的异种焊接性能,采用3种不同镍质量分数的焊丝对球墨铸铁和铁素体不锈钢进行激光 MIG复合焊接试验,并确定最佳焊接条件.通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、电子探针（EPMA）和维氏硬度计对焊接接头的显微组织、成分分布及硬度分布进行分析,并对焊接接头进行拉伸试验.试验结果表明,在最佳焊接条件下,通过添加3种焊丝,焊接接头无裂纹出现且焊缝成型良好.由于焊丝的作用,焊缝金属铬和镍的质量分数较高.随着焊丝Ni质量分数的增加,焊缝宽度明显减小.由于莱氏体和马氏体的存在,拉伸试样都断在FCD450侧的半熔化区或热影响区.     

低合金高强钢KMN焊接接头的低温性能

针对离心压缩机叶轮制造用KMN钢的低温工作条件,研究了KMN钢的焊接工艺和焊后热处理技术.通过拉伸试验、低温冲击试验及显微组织观察等手段表征了焊接参数及焊后热处理技术对焊接接头性能的影响.结果表明,在相同的热处理状态下,当线能量为14.4 k J/cm时,焊接接头的性能最好.在线能量相同的情况下,随着回火温度的提高,焊接接头的屈服强度和抗拉强度均有所下降,而低温冲击功先上升后下降.采用E9018-B3L-Ni焊条焊接的KMN钢可满足-50℃低温工况的使用要求.     

H3Cr5WMoV埋弧堆焊合金层的组织与性能

利用自动埋孤焊在Q235钢基材表面得到H3Cr5WMoV合金堆焊层，并对合金堆焊层进行了回火处理。比较研究了堆焊层在焊态和回火态的组织、硬度、耐磨性及抗热疲劳性能。结果表明，堆焊层组织为板条马氏体加残余奥氏体。回火态堆焊层的硬度和耐磨性同于焊态堆焊层，回火态堆焊层的抗热疲劳性能也好于焊态堆焊层。