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关键词： 复合材料   螺栓连接   几何参数   强度包络法  

摘要： 复合材料板在土木工程领域的应用日益广泛,其连接性能是关键问题之一。本研究通过试验探讨了玻璃纤维复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)螺栓连接复合材料板的抗拉性能。试验设计了12组单面搭接连接拉伸试件,对比分析了GFRP螺栓与不锈钢螺栓连接性能的差异,研究了GFRP螺帽、螺栓的个数与间距、复合材料板端距、边距等几何参数对连接破坏方式和连接承载力的影响。试验结果表明,GFRP螺栓可替代钢螺栓用于复合材料板连接,但易出现断裂破坏。通过增大螺栓直径、加长螺帽或使用多螺帽可避免断裂破坏的发生。复合材料板的端距和间距取螺栓孔径的3倍以上。建立的强度包络法能有效预测GFRP多螺栓连接结构的承载力。

关键词： 滚筒环焊缝   疲劳破坏   监测   预警   应变片   应力数据  

摘要： 针对滚筒环焊缝疲劳破坏难以有效监测、预警等问题,设计了滚筒环焊缝疲劳破坏在线监测预警系统。该系统通过应变片的形变表征滚筒环焊缝的疲劳强度。首先,将应变片对称均布在滚筒环焊缝两侧,应力采集单元以一定的采样周期采集因应变片形变而产生的模拟量信号,经A/D转换、数字滤波后将得到的应变数据传输给数据收发管理单元;然后,采用预置的分析算法分析滤波后的应变数据,进而判断滚筒环焊缝疲劳破坏的等级;最后,将数字量输出和报警等级双重传递给数据存储及人机交互单元。实际应用结果表明,该系统可以实现滚筒环焊缝疲劳破坏的在线监测、预警,具有一定的推广应用价值。

关键词： 不锈钢包钢   焊缝   腐蚀   性能评价   电化学测试   点蚀  

摘要： [目的]不锈钢包钢复合材料在接地工程中应用广泛,但其焊缝区的腐蚀失效是影响构件寿命的主要隐患,因此要通过可靠的方法对焊缝区的腐蚀失效行为进行研究。[方法]采用扫描电镜、显微硬度计、电化学工作站等手段,对比分析焊缝区与非焊缝区的微观组织、显微硬度及电化学腐蚀行为。[结果]不锈钢包钢由母材区、热影响区(HAZ)和焊缝区3个典型区域构成。焊缝热影响区存在晶粒粗化及晶界铬元素贫化现象,显微硬度显著高于母材。电化学测试表明,去除腐蚀产物后焊缝区的本征电荷转移电阻比母材低5个数量级,腐蚀电流密度较母材高2个数量级。点蚀试验与酸性氯化物加速腐蚀试验进一步证实,腐蚀优先发生在焊缝区并快速发展为宏观裂纹。[结论]本研究证明了焊缝区是不锈钢包钢构件的腐蚀薄弱部位,对该类材料的耐久性评价与工程应用具有一定的指导意义。

关键词： 法兰   螺栓连接   正向设计   可靠性  

摘要： 针对现有法兰紧固连接系统在初步选型、排布优化、连接响应分析和安全性评估方面存在的不足,提出一种面向高性能和复杂工况的正向设计方法,并建立螺栓初始排布设计准则及其优化方法。基于螺栓节点载荷提取技术,构建高精度的单螺栓装配承载力学模型。提出改进的高强度单螺栓的应力与强度校核安全标准,形成一套完整、高效的正向设计体系。通过算例分析对该方法进行验证,结果表明,所构建的正向设计规范能够有效地避免过设计和欠设计问题,实现法兰紧固连接系统从构型初步设计、局部承载校核到整体可靠性评估的全过程正向设计。

关键词： TA18   热处理   微观组织   力学性能  

摘要： 为了满足TA18对接后长时间连续运行的制管性能要求,本研究选择不同热处理工艺对4.8 mm厚的TA18钛板进行焊接。通过宏观形貌、显微组织和力学性能等对比分析,系统研究了不同工艺参数对其焊缝组织和力学性能的影响。结果表明,在电流为195 A,电压为10 V,焊接速率为250 mm/min,温度为750℃,保温时间为80 s的焊接工艺条件下,焊缝区域可获得典型的α等轴晶与针状马氏体混合组织,并形成部分网篮组织,表现出较好的综合力学性能。该工艺条件能够满足钛合金连续油管钛带接长的使用要求。

关键词： 蜂窝梁   腹板高厚比   剪切屈曲系数   静载   往复荷载  

摘要： 为避免蜂窝梁腹板局部屈曲对结构产生不利影响,应明确孔参数对腹板局部屈曲的影响并确定腹板的高厚比限值。采用试验和有限元分析方法,研究在静载和往复荷载作用下,楼板、腹板开孔率、横向加劲肋和腹板高厚比对蜂窝梁破坏模式、承载能力、延性和耗能性能的影响;给出考虑径高比、孔型和边界条件的开孔板剪切屈曲系数计算公式和蜂窝梁不发生弹塑性屈曲的腹板高厚比限值。研究结果表明,楼板组合作用使腹板的屈曲滞后,设置横向加劲肋能够避免腹板的屈曲,增大腹板开孔率使孔角更易进入塑性而形成塑性铰破坏模式。随腹板高厚比的增加(48.0~85.3),承载力和极限位移降低43%和33%,延性和耗能降低15%和36%。径高比在0.2~0.8变化时,圆孔板和六边形孔板蜂窝钢梁的腹板高厚比限值为79.7倍~48.4倍和76.7倍~47.0倍的钢号修正系数。

关键词： 变形场预测   肤面模型   复合材料   螺栓连接   生成模型  

摘要： 碳纤维增强复合材料(CFRP)螺栓连接结构,凭借其良好的可拆卸性与轻质特性,在航空航天领域展现出应用潜力。然而,该结构在多源装配变量影响下的变形分析问题,一直是制约其广泛应用的技术瓶颈。鉴于此,本研究针对CFRP螺栓连接结构变形分析,提出了一种名为“碳纤维增强复合材料-螺栓连接-生成对抗网络”(CFRP-BJ-GAN)的分析框架。该框架首先引入基于关键特征统计参数的多尺度几何偏差建模方法,精确捕捉结构在不同尺度下的变形特征。随后,通过引入先进的ViT编码器架构,实现对多种异构数据的深度整合与高效处理,从而提升变形预测的精度与效率。试验验证结果显示,CFRP-BJ-GAN框架在所提出的评估指标上均优于传统数值模拟方法,且单次预测耗时仅需8 s,显著提高了分析速度。因此,本研究提出的CFRP-BJ-GAN框架为解决CFRP螺栓连接结构的变形分析问题提供了一种高效、准确且实用的解决方案。

关键词： Q460高强钢   环形对接焊缝   残余应力   曲率  

摘要： 【目的】焊接残余应力会降低结构的疲劳强度、稳定性和刚度,其大小和分布直接影响结构的服役状态;高强钢屈强比大、强度储备低,在焊接残余应力的影响下,面临更加严峻的安全挑战。【方法】本文基于试验验证了双椭球热源方法分析Q460高强钢对接焊缝残余应力的可行性和准确性,在此基础上,参数化分析了曲率(k)、壁厚(t)以及径厚比(d/t)等设计参数对Q460弯曲钢管焊接残余应力峰值和分布的影响规律。【结果】结果表明,在环向应力方面,残余拉应力峰值随曲率、径厚比和壁厚线性增大;在轴向应力方面,残余拉应力峰值随壁厚和曲率增大,随径厚比减小。钢管曲率k还引起了轴向残余拉应力次峰值的出现,次峰值的出现扩大了残余应力的影响范围,导致焊接热影响区范围扩大了约50%。建议大直径管件应用时曲率控制在1/20000以内,壁厚宜小于25 mm。

关键词： 特高压变压器   燃爆   落锤冲击   极限载荷公式   失效机理  

摘要： 特高压输电工程中难以预测避免的燃爆事故会严重威胁电力系统的稳定。该文首次采用落锤冲击实验仪,间接测试动态冲击作用下不同焊脚高度油箱关键搭接焊缝结构的抗冲击性能。试验结果表明,搭接接头的焊脚高度与失效能量正相关,焊脚高度30 mm的搭接焊缝单位长度的起始失效能量在67.6~79.0 J,完全失效能量在79.0~89.1 J,远高于焊脚高度18和24 mm的搭接焊缝。同时,引用Johnson-Cook本构模型的应变率强化项对搭接接头极限载荷的经验公式进行修正,其中修正Kamtekar理论的误差不超过2%,能较好预测动态冲击作用下的焊缝极限强度的经验公式。最后,结合组织观察详细分析搭接焊缝在动态冲击的形变失效机理。结果可为特高压变压器结构设计和抗冲击性能优化提供一定理论依据和技术参考。

关键词： 角焊缝   对接焊缝   十字接头焊缝   缺陷   疲劳寿命   程序设计  

摘要： 依据标准中含缺陷焊缝应力强度因子计算公式和裂纹扩展速率模型,设计焊趾含裂纹缺陷角焊缝、焊根含裂纹缺陷十字接头焊缝和含错位缺陷对接焊缝疲劳寿命预测程序。研究标准中含裂纹缺陷和几何结构缺陷焊缝应力强度因子计算方法,确定求解含缺陷典型焊缝疲劳寿命计算方法。利用Matlab软件平台,设计具有可视化三级界面的应力强度因子和疲劳寿命预测程序。利用程序计算含缺陷典型焊缝疲劳寿命,对比程序计算值与试验值或有限元法计算值。结果表明:焊趾含裂纹缺陷未熔透双面焊角焊缝和焊根含裂纹缺陷十字接头焊缝疲劳寿命程序计算值与试验值最大误差分别为4.0%和1.6%;焊趾含裂纹缺陷全熔透单面焊角焊缝和含错位缺陷对接焊缝疲劳寿命程序计算值与有限元法计算值最大误差为5.3%和2.7%。程序计算过程简洁,精度符合工程要求,可用于快速评估轨道车辆承载焊接结构含缺陷焊缝疲劳寿命。