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关键词： 钢结构桥梁   摩擦型高强螺栓连接   随机有限元法   可靠性分析   抗力分项系数  

摘要： 摩擦型高强螺栓连接是实现全拆装非机动车钢结构桥梁快速装配化建设的重要构件之一。为研究非机动车钢结构桥梁高强螺栓连接的可靠性能,首先,采用有限元方法建立高强螺栓数值模型,并对模拟方法进行了准确性分析;其次,在此基础上,利用响应面随机有限元法研究了随机变量对高强螺栓结构性能响应的影响,通过随机车流程序计算了非机动车桥梁荷载效应;最后,利用可靠度设计方法研究了钢板梁高强螺栓的抗力分项系数。结果表明:随机变量变异性对高强螺栓不同目标性能有不同程度影响,非机动车荷载作用下的钢桥高强螺栓设计承载力要稍高于现行规范理论公式计算值。

关键词： 轻型货车   前桥   焊缝疲劳   载荷谱   失效主导载荷   焊缝厚度优化  

摘要： 针对某轻型货车前桥焊缝疲劳失效问题,在试验场采集车辆耐久试验载荷谱,通过虚拟迭代的方法得到前桥各连接点的载荷时间历程,建立前桥有限元模型,并采用惯性释放方法对前桥焊缝进行疲劳寿命仿真,分析结果与试车试验场道路试验失效特征一致,验证了模型的准确性;进一步通过虚拟应变片获得焊缝处局部应力状态,通过损伤方向分布、单轴损伤对比和主应力方向分布,确定试验场随机道路载荷下前桥焊缝处失效主导载荷;分析失效焊缝区域中3处焊缝厚度对疲劳寿命的影响趋势。最后运用自适应响应面法对三者进行匹配优化,对优化后前桥进行疲劳寿命仿真分析,结果表明焊缝区疲劳寿命提升近8倍,试验场道路试验也满足10000 km不失效的耐久性要求。

关键词： 管道环焊缝   气孔缺陷   有限元分析   焊缝余高  

摘要： 受焊接工艺和外界影响,气孔缺陷在管道焊接过程中很难避免,对其尺寸控制至关重要。基于有限元分析方法,采用ABAQUS软件,建立了含气孔缺陷管X60钢道环焊缝的非线性有限元模型。探讨了气孔大小及其沿管壁径向不同位置以及焊缝余高等对管道环焊缝应力的影响。结果表明:气孔缺陷周边应力变化明显,且不同载荷条件下应力峰值位置不同,分别在管道设计压力和极端压缩载荷条件下,应力峰值位于气孔在管道轴向上的边缘;在极端拉伸载荷条件下,应力峰值转移到气孔在管道径向上的边缘。随着孔径增加,管道环焊缝的最大等效应力明显增大;且气孔越靠近管壁内外表面,管道环焊缝的最大等效应力越大。

关键词： 相贯节点   应力加权损伤模型   空穴扩张模型   断裂预测模型   焊缝承载力  

摘要： 为了验证应力加权损伤模型(SWDM)对相贯节点在单调荷载作用下延性断裂预测的适用性,对正交设计的23个X形圆钢管相贯节点进行有限元分析。应用空穴扩张模型(VGM)和SWDM,得到了荷载和断裂点损伤度曲线,通过洛德角参数的变化,分析了断裂点的应力状态,对比了VGM和SWDM预测结果;运用ABAQUS子程序模拟了焊缝破坏过程,分析了节点几何参数对焊缝承载力的影响。结果表明:SWDM预测的断裂荷载要低于VGM,断裂点的应力状态是由轴对称拉伸或压缩状态向平面应变状态的趋势变化,通过引入洛德角参数,SWDM能准确地模拟节点在不同应力状态下的损伤累积,预测精度高于VGM,适用性更好;焊缝的开裂始于鞍点处,并迅速向冠点发展,导致节点破坏;节点支主管壁厚一定时,支主管外径比和主管径厚比越大,焊缝承载力越低;《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中焊缝承载力计算公式未考虑焊缝受力不均匀的影响,计算结果会出现偏不安全的情况。

关键词： 球罐   裂纹   成因分析   处理对策  

摘要： 4台3000m^(3)液化石油气球罐在首次定期检验时发现的大量裂纹缺陷,本文对裂纹进行成因分析,制定处理对策,消除了裂纹缺陷,保证了球罐安全。

关键词： 不锈钢   T形件   螺栓连接   循环加载试验   滞回性能  

摘要： 为研究不锈钢T形件螺栓连接的滞回性能,分别参照JGJ/T 101—2015《建筑抗震试验规程》和FEMA 461设计了两种不同的循环加载制度,开展16个不锈钢(奥氏体型S30408、双相型S22253)T形件和4个普通钢(Q345B)T形件螺栓连接试件的低周循环加载试验,获得了T形件的滞回曲线和破坏形态,得到了T形件在循环荷载作用下的循环硬化、强度退化特性和耗能能力。研究结果表明:不锈钢T形件的滞回性能明显优于普通钢T形件的,前者耗能平均为后者的2.07倍;循环荷载作用下T形件的破坏形态主要包括螺栓断裂和翼缘板靠近焊趾处断裂两类,与T形件的单调加载破坏模式和加载制度有关;两种牌号不锈钢T形件在循环荷载作用下均表现出较为明显的循环硬化特性,试验后期则由于裂纹的萌生和发展呈现出强度退化;相对于FEMA 461的加载制度,采用JGJ/T 101—2015的循环加载制度得到的T形件的加载圈数和总耗能能力均较大。

关键词： 油气管道   斜接环焊缝   适用性评价   有限元分析   失效评估图  

摘要： 斜接引起的应力集中效应致使斜接环焊缝比普通环焊缝更加危险,因此需进一步明确在役管道超标(斜接角度≥3°)斜接环焊缝的适用性。总结对比了现行斜接环焊缝(缺陷)评价标准,推荐采用SY/T 6477—2017 《含缺陷油气管道和强度评价方法》标准评价无缺陷斜接环焊缝,分别采用修正的米勒(Miller)方法和BS 7910:2019 《金属结构裂纹验收评定方法指南》标准评价含体积型缺陷和平面型缺陷斜接环焊缝,并将斜接导致的弯曲应力作为附加载荷考虑。通过有限元分析及全尺寸压力爆破试验明确了斜接与缺陷对于环焊缝失效的影响,评估了评价方法适用性及保守性。研究表明:纯内压作用下,内压导致的环向应力主导了无缺陷斜接管的失效,但随着斜接角度的增大,应力集中效应逐渐突显;压力试验数据验证了标准中斜接评价方法适用范围(斜接角度≤10°)的合理性;斜接和缺陷的存在导致钢管抵抗均匀变形能力及承压能力下降,对于含缺陷(尤其平面型缺陷)斜接,当斜接角度较小时,缺陷会成为环焊缝失效的主要致因。

关键词： 焊缝结构   疲劳寿命   仿真分析   结构设计  

摘要： 针对某增压管路出现的焊缝开裂问题,进行增压管路焊缝结构疲劳损伤实验分析与有限元仿真。对于管路热振联合实验暴露出来的薄弱位置,通过扫描电镜观测、金相分析和显微硬度测试等方法判别失效模式;通过有限元仿真方法进行问题复现和验证;对四通零件进行结构设计改进,并通过实验和仿真分析证明改进设计方案的有效性。此外,验证了有限元仿真分析在预示管路疲劳损伤位置和管路疲劳寿命方面的有效性,可供同类产品结构设计和疲劳寿命评估参考。

关键词： 焊缝缺陷   掩模图像   背景估计   多方向多级梯度  

摘要： 针对射线检测图像中缺陷识别率低的问题,利用背景估计和差分运算来增强缺陷、抑制复杂背景和噪声。该方法首先利用Otsu分割获得的掩模图像提取焊缝区域;其次通过改进的中值滤波对焊缝区域进行背景估计,反背景差分获得含有缺陷的差分图像;随后根据缺陷与误检边缘处梯度方向的差异性,利用多方向多级梯度有效解决背景残余问题;最后通过自适应阈值分割将含有缺陷的差分图像二值化。实验结果表明,该方法具有较高的缺陷识别率,召回率和准确率分别达91.90%和90.95%,在实际中具有较好的应用价值。

关键词： 焊缝检测   爬壁机器人   磁力仿真   壁面过渡  

摘要： 正交异性钢桥面板的焊缝开裂危害巨大,目前主要由人工通过超声波检测装置对焊缝进行检测,因此设计一种可以搭载超声波焊缝检测装置的爬壁机器人来实现对焊缝的检测。通过对壁面特性研究及各种方法的综合比较分析给出爬壁机器人的总体方案,结合方案将爬壁机器人在壁面上的吸附状态分为两种,对此进行力学分析得出对于吸附力的要求,最后通过Maxwell软件进行磁力仿真,对永磁轮的吸力进行验证,为机器人的磁轮设计和可靠行走提供理论依据。