TWIP钢的动态力学性能及变形机制研究

利用Zwick/Roell Z100万能材料试验机和Hopkinson拉杆对TWIP钢进行了准静态及动态力学性能的研究。基于力学实验结果,修正了Johnson-Cook动态本构模型中应变硬化项以及应变强化项。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术对TWIP钢拉伸变形前后的组织进行了观察与分析。结果表明：TWIP钢在准静态加载下表现为负应变率敏感性,动态加载时表现为正应变率敏感性。拉伸过程中,孪生诱发塑性是TWIP钢的主要变形机制,同时滑移也起到重要作用;动态加载下TWIP钢中形变孪晶的起始应变和孪晶体积分数均小于准静态加载过程;形变孪晶的生成以及孪晶相互作用导致的晶粒细化,使TWIP钢兼具高强度、高塑性及高动态吸能性能,在抗冲击、抗爆领域具有广泛的应用前景。     

高强度钢框架梁柱节点低周疲劳断裂性能试验研究

高强度钢结构节点的低周疲劳断裂性能是影响其抗震性能的关键因素,对于高强度钢结构的抗震设计及其在抗震区的推广应用至关重要。为研究受强震作用高强度钢结构节点的低周疲劳断裂性能,完成了4个高强钢框架栓-焊混接梁柱节点足尺试件的低周疲劳往复加载试验,包括2种不同的焊接孔形式和4种焊接工艺,测得各试件的断裂失效模态及承载性能。基于试验结果,分析了焊接工艺细节及焊接孔形式、钢材强度对高强钢框架梁柱节点断裂性能的影响,研究了这类节点的断裂失效机制。结果表明：当采用有效的构造改进措施,且翼缘焊缝质量得以保证时,高强度钢框架梁柱节点破坏前能承受较大的塑性变形,断裂性能良好。     

装配式冷弯型钢结构楼盖承载性能的有限元分析

目的 研究销轴法兰节点及应用此种特殊形式节点的装配式冷弯型钢结构楼盖的承载性能,为其推广应用及有关规范标准的编制提供技术支持.方法 以我国南方某工程示范楼的楼盖为算例,利用有限元软件ANSYS对装配式斜支撑冷弯型钢结构楼盖在竖向荷载作用下的承载性能及自振频率进行分析,并对结构中销轴法兰节点、组合楼板与钢梁连接方式对楼盖承载性能的影响进行研究.结果 算例中销轴法兰节点刚度较大,应用此种节点的楼盖承载力及变形性能在楼面荷载小于10 kN/m2时接近于节点刚接模型;梁柱节点刚度对楼盖整体结构承载性能的影响明显;楼板与梁铰接模型的整体承载力及竖向刚度均低于楼板与梁刚接模型.结论 算例中应用销轴法兰节点的装配式冷弯型钢结构楼盖具有足够的承载力并能满足正常使用的要求;在装配式冷弯型钢结构的设计中,应对梁柱节点刚度及组合楼板与钢梁的连接方式予以重视,保证连接可靠.     

基于灰色理论的低温下结构钢材强度预测

钢材在低温条件下,其主要力学性能指标与常温条件下相比将发生变化,本文以常用的结构钢材(Q235、16Mn、15MnV、16Mnq、14MnNbq)在低温下的强度试验数据为研究对象,应用灰色相关理论建立模型进行预测研究。由于灰色模型的指数特性和积分定义,本文提出了基于背景值优化的改进GM(1.1)模型进行低温下结构钢材强度的预测,并通过试验对所建模型的准确性与有效性进行验证。试验表明,用积分构造背景值的方法可以提高GM(1.1)模型的拟合精度和预测精度,其改进GM(1.1)模型的数据拟合精度高达97.5%,建模结果表明了该模型的有效性,拓宽了灰色理论在土木工程领域的应用,具有很好的工程实用价值。     

门式钢管脚手架稳定承载力计算方法

门式钢管脚手架作为一种临时结构,其计算方法应保证结构安全可靠,且便于施工单位应用.现行规范中对脚手架稳定性计算的方法过于笼统,将所有影响因素转化为立杆长度调整系数k考虑,对同一高度脚手架采用同一调整系数.文中在试验研究及理论分析的基础上,对规范中的计算公式进行修正,对不同搭设条件下的脚手架采用不同的计算长度系数,并考虑脚手架的工作条件,采用结构抗力调整系数对立杆计算长度进行调整,进而提出一种门式钢管脚手架稳定性的实用计算方法以供参考,最后通过一个算例来说明公式的应用.     

960MPa高强度钢材及其焊缝低温冲击韧性试验研究

对14 mm厚的960 MPa高强度钢材及其对接焊缝进行了低温冲击韧性试验研究,得到了母材、焊缝区和热影响区(HAZ)的夏比冲击功Akv随温度的变化关系及韧脆转变温度,将该结果与460 MPa钢材及345 MPa钢厚板进行比较分析,最后通过扫描电镜对其断裂微观机理进行了分析.结果表明:Akv随温度降低而下降,韧脆转变特征明显;960 MPa高强度钢材的Akv总体上大于460 MPa钢材;与345 MPa钢厚板相比,常温下高强度钢材的Akv较小,但随温度降低,普通强度钢厚板的Akv下降幅度更大;钢材强度过高使其吸收的弹性功较高,低温下厚度对其冲击韧性的影响较强度更明显,母材的低温Akv小于焊缝区,但焊缝区更容易发生韧脆转变,体现了960 MPa高强度焊接钢材较大的缺陷敏感性.试验为960 MPa高强度钢材及其焊接钢材在低温地区的推广应用提供了参考数据,同时也为研究冲击韧性和断裂韧性2个指标之间的关系提供了依据.     

门式钢管脚手架稳定承载力的有限元分析

为了对新型门式钢管脚手架的承载性能有充分的认识,保证其安全性,提出较准确的有限元分析模型以供参考。本文在对由两种新型门架(MF0817、MF1017)组成的三步六跨门式钢管脚手架承载性能进行试验研究并将其简化为平面框架进行稳定计算的基础上,应用有限元分析软件ANSYS对3组脚手架试验方案进行数值模拟计算,包括特征值屈曲分析以及考虑构件的初始缺陷和结构的几何非线性的极限承载力分析,并将有限元分析结果与试验结果及解析解进行对比。分析结果表明,构件的初始缺陷对脚手架的稳定承载力影响较大,有限元分析结果与试验研究结果吻合较好,本文所建的有限元模型能较真实地反映结构实际受力情况。     

高熵合金含能结构材料的潜力与挑战

针对高强含能结构材料的发展现状和存在的问题,对高熵合金的特点、静态力学行为和动态力学行为的研究现状进行了总结和分析,从理论和实验两方面论述了高熵合金作为高强含能结构材料的设想、潜力和挑战.综述发现,高熵合金具有"成分设计自由"、"晶体结构简单且具有强畸变"、"强度和硬度高"等基本特点,同时高熵合金的静态力学行为和动态力学行为可以在很宽的范围内进行调节,调节方式包括工艺调整和成分设计等.以上特点表明高熵合金在可加工性、高强度和可快速氧化释能等方面具有成为高强含能结构材料的潜在优势.已有的实验结果也证实了高熵合金含能结构材料的应用潜力.提出了高熵合金含能结构材料研究面临的挑战和未来研究需要关注的重点,包括高通量实验和模拟、动态力学行为研究和大尺寸样件制备等.     

输电线铁塔钢材的低温力学和冲击韧性试验

为选择合适的输电线铁塔钢材,防止杆塔因构件发生低温脆性断裂引起的破坏,通过系列室温和低温条件下的单轴拉伸和冲击试验,研究了输电线铁塔用Q345B、Q420B、Q460C钢管和Q345B、Q420B角钢钢材的力学性能和冲击韧性;通过对比分析,评价了钢管和角钢钢材的塑性指标;利用Boltzmann函数曲线拟合,得到了钢管和角钢钢材的韧-脆转变温度.结果表明:钢材的屈服强度和抗拉强度随温度的降低而增大,其塑性指标均能满足规范要求;钢材夏比冲击功值随温度降低而减小,Q345B钢管和角钢钢材的韧脆转变温度较高,抗低温冷脆性能较差,结合拉伸和冲击试验结果,建议在寒冷地区优先采用Q420B钢管,不宜采用Q345B角钢.