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关键词： 螺栓连接转子   弯扭耦合   动力学特性   扭转刚度  

摘要： 螺栓连接转子广泛应用于航空发动机、燃气轮机和电力机械等能源动力设备中,工作过程中轴的弯曲和扭转变形交替出现,导致连接结合面产生相对切向和扭转位移,结合面相对刚度对系统工作效率和运动稳定性具有明显影响。对此,考虑螺栓连接结构的相对切向和扭转位移,基于能量法和拉格朗日方程建立螺栓连接转子系统运动微分方程,通过数值积分获得转子系统分岔图、瀑布图以及连接结构竖直方向和扭转位移等,分析螺栓连接结构偏心距和偏心相位差对系统响应的影响。研究结果表明:连接结构偏心距增大会使轴承变柔度振动减弱,接结构扭振角幅值随着偏心距的增大而变大,最小值变小,波动范围增大;连接结构偏心相位差变大会导致系统进入倍周期分岔运动转速升高,扭振最大幅值随之减小、最小幅值随之变大。此外,连接结构偏心相位对系统响应频率成分没有明显影响。

关键词： 华龙一号   控制棒驱动机构   Ω焊缝   自动焊装备   焊接工艺  

摘要： “华龙一号”核电机组控制棒驱动机构(CRDM)中部Ω焊缝是确保反应堆60年服役期内高温、高压、强辐照环境下零泄漏的关键密封结构,其现场焊接面临空间受限与质量要求严苛等挑战。针对上述问题,研制了高精度自动焊成套设备,其行走、送丝、电流控制精度优于±1%,弧压控制精度达±0.1V;同时采用模块化设计,可通过更换送丝组件与前保气罩实现自熔焊工艺与填丝焊工艺的切换。同步开发了适用于CRDM中部Ω焊缝的填充环自熔焊及填丝焊工艺。通过大量的模拟件焊接及切割再焊接试验验证了两种工艺的稳定性,试验结果表明:两种工艺的焊缝正面圆滑饱满,背面余高适当,焊缝与母材熔合良好,焊缝组织为典型枝状晶,接头成形及质量符合相关要求。本研究为CRDM焊接技术国产化及“华龙一号”机组批量化建设提供了关键技术支撑。

关键词： Q355钢   焊接残余应力   施工控制   数值模拟   事件序列法  

摘要： 装配式钢结构住宅目前大量运用焊接连接,焊接残余应力对结构质量存在不利影响。采用ABAQUS软件进行焊接模拟,比较事件序列法、生死单元法和场变量关联法作为焊缝激活方法的模拟效果,选择事件序列法以提高计算效率,并通过试验验证模拟方法的准确性。分别探究坡口形式、焊后热处理(保温温度、保温时间)和环境温度对Q355钢对接焊缝残余应力的影响,并给出施工控制建议。结果表明:U型坡口可抑制残余应力的产生,实际工程应结合加工成本选择坡口形式;提高保温温度和时间有利于残余应力的消除效果,推荐保温温度500℃和保温时间3 h为宜;低温有利于缩短焊接层间冷却时间,提高焊接效率,但考虑焊接质量,合理的环境温度应在5~20℃。

关键词： 检测区   检测面   探头移动区   直射法   一次反射法  

摘要： SY/T4109-2020标准规定,石油天然气钢质管道焊缝采用超声波一次反射法检测时,探头移动区大于等于1.25 P。但实际检测时对检测面的打磨长度无规定,导致实际工作中无论是工艺规程或作业指导书的编制,还是检测实际操作中对检测面的打磨长度随意性很大,基本以大于等于1.25 P为界。本文依据检测区、直射波和一次反射波对应的水平距离、探头长度之间的几何关系,对探头移动区进行计算分析,结果表明,以1.25 P的距离进行检测,将无法满足对焊接接头的全部检测。

关键词： 结合面接触状态   螺栓连接   动态特性   力学性能  

摘要： 针对横向载荷作用下螺栓连接结构结合面接触状态的动态变化引起的非线性刚度及摩擦能耗问题,首先,基于有限元接触理论分析连接结合面接触状态演化机理,并结合Iwan模型结构提出一种连接结构简化模型及其参数辨识方法;其次,研究了预紧力、结合面摩擦因数和激励频率对连接结构响应特征和能耗的影响机制;最后,通过搭建螺栓连接结构激振实验台开展了实验验证。结果表明:预紧力主要通过改变界面滑移触发条件来影响螺栓连接结构滞回特性,而摩擦因数对连接结构黏滞阶段刚度及滑移触发条件均产生影响;增大预紧力及摩擦因数可提高连接结构的等效平均刚度,减小摩擦耗散,并抑制其时域响应及频谱幅值,对其振动频率分量未产生明显影响;实验与理论分析结果趋势具有良好的一致性,验证了本研究模型及理论分析的有效性和正确性。

关键词： 搅拌摩擦焊   转速焊速比   冷搭接缺陷   hook缺陷   搅拌针长度  

摘要： 通过对搅拌摩擦焊圆弧位置焊缝进行金相组织观察及力学性能检测,揭示焊接参数对焊缝性能影响规律。结果显示:转速焊速比对接头内部质量有明显的影响,转速焊速比过小致使材料搅拌不够充分,S线较为明显,同时会伴有孔洞缺陷的产生;当转速焊速比过大时,会产生孔洞缺陷,经验证可知:转速焊速比值为2.0~2.5时内部质量最优;研究搅拌摩擦焊搭接接头可知:随着搅拌针长度的增加,界面畸变(钩状缺陷,也称“hook缺陷”)和冷搭接缺陷严重程度均有增加趋势,接头强度先增加后递减,断裂模式也由抗拉断裂模式转变成抗剪断裂模式,搅拌针长度通常可选择超过上板厚度1 mm,此时接头内部质量与力学性能最优。

关键词： 低合金钢焊缝   Ni元素   焊缝性能  

摘要： 在核反应堆压力容器的制造过程中,焊缝质量要求极其严格。低合金钢焊缝熔敷金属中Ni元素含量的差异会对焊缝性能产生影响,故分析Ni元素含量对低合金钢焊缝熔敷金属力学性能的影响是非常必要的。对同一焊材生产厂家、同类型、不同批次、不同Ni元素含量的低合金钢焊丝开展焊接试验,对熔敷金属性能进行对比分析。试验研究表明:当低合金钢焊缝熔敷金属中Ni元素含量为0.80%~0.82%时,焊缝的强度和韧性最佳。

关键词： 内螺纹水冷壁   氢腐蚀   结构突变   流场畸变   亚临界锅炉  

摘要： 针对某亚临界锅炉内螺纹水冷壁管焊缝腐蚀坑问题,采用激光共聚焦显微镜、金相检验、X射线衍射与能谱分析等手段,进行了腐蚀坑生成机制研究。结果表明,燃尽风区域前墙向火侧焊缝因根部凸出2.53 mm,形成深度1.1 mm凹槽的结构突变,导致流场畸变,诱发Cl^(-)和Si^(4+)/Al^(3+)富集,在炉水中Cl^(-)质量浓度达0.90 mg/L的峰值条件下,发生点蚀与垢下腐蚀;同时,壁温超400℃,引发高温氢腐蚀,近内壁250μm范围内,形成沿晶微裂纹并扩展为网状缺陷,局部垢层加剧温升,形成“高温氢腐蚀-裂纹扩展”恶性循环。腐蚀坑最大直径15.7 mm、深度3.9 mm,管壁减薄率达60%。研究提出了腐蚀坑4个阶段的演化模型,建议通过优化焊缝流道结构、严格控制水质及热负荷以阻断失效链。

关键词： 碳纤维增强复合材料螺栓连接   压电陶瓷传感器   疲劳失效监测   结构健康监测  

摘要： 螺栓连接作为碳纤维增强复合材料(CFRP)结构中常见的连接方式,其疲劳损伤过程复杂、失效突发性强,因此对其进行结构健康监测具有重要意义.针对传统传感方法存在布设复杂、操作不便等问题,本文提出一种基于嵌入式PZT传感器的监测技术,研究了疲劳加载过程中CFRP螺栓连接结构的损伤识别机制.通过断铅试验与频谱响应验证了优化嵌入工艺的有效性,PZT传感器存活率由传统方法的40%提高至80%.基于Hilbert-Huang变换(HHT)对PZT信号进行时频分析,识别出10 Hz频率分量在初始损伤阶段的显著突变特征.对比AE信号与SEM微观损伤形貌,验证了PZT信号与界面脱黏、微裂纹扩展等微损伤机制之间的对应关系.定量分析了加载频率与PZT信号中不同频率分量之间的响应相关性,指出加载频率主导的分量在疲劳过程中的演化趋势最能反映结构内部的损伤演进,其皮尔逊相关系数高达0.82.结果表明:PZT信号在损伤3阶段中均具有良好的识别能力,特别是在早期微裂纹萌生阶段的响应敏感性高,可实现结构状态的实时预警与演化识别.本文研究成果为嵌入式智能传感技术在复合材料结构健康监测中的应用提供了理论依据与工程参考.

关键词： 模数式伸缩缝   裂缝控制   结构增强   养护工艺   数值模拟  

摘要： 为应对模数式桥梁伸缩缝混凝土在早期使用阶段普遍存在的裂缝问题,结合某工程项目,对裂缝成因进行有限元模拟与应力监测,结果分析表明:位移箱两侧为应力集中敏感区,裂缝多因混凝土早龄期横向收缩受限而诱发;掺入40 kg·m^(-3)钢纤维混凝土裂缝出现时间可延迟2~4 d,裂缝宽度控制在0.08~0.12 mm;增设钢筋网片有助于分散集中应力,进一步减缓裂缝发展;采用养护剂与多层复合覆盖的养护方式可降低表层温差和水分蒸发速率。