国家自然科学基金(51378289)
- 作品数：11 被引量：52H指数：4
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- 低温环境下桥梁钢Q345qD疲劳裂纹扩展行为研究被引量：9
- 2018年
- 为了明确在寒冷地区服役桥梁钢的疲劳裂纹扩展行为,以16 mm厚桥梁钢Q345qD为研究对象,完成了室温和低温下的夏比冲击韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验和疲劳裂纹扩展门槛值试验。结果表明,夏比冲击功和试样断口剪切断面率随温度的降低而减少;在应力比0.1、0.2和0.5条件下,疲劳裂纹扩展速率均随温度降低而变缓,该桥梁钢的疲劳韧-脆转变温度点在-60℃以下;在室温^-60℃,其裂纹扩展速率均对应力比的变化不敏感;应力比0.1条件下的疲劳裂纹扩展门槛值随温度的降低有略微增大的趋势。该批次桥梁钢表现出了良好的抵抗低温疲劳裂纹扩展性能,防止低温脆性破坏成为疲劳设计的重点;试验数据能为钢结构桥梁的进一步抗低温疲劳和防低温冷脆断裂设计提供参考。
- 廖小伟王元清石永久陈宏
- 关键词：疲劳裂纹扩展门槛值
- 钢材低温力学性能变化规律的灰色预测方法被引量：2
- 2014年
- 目的验证灰色预测系统非等间距GM(1,1)模型对钢材低温力学性能预测的准确性与有效性,以保证钢结构工程服役于低温工作环境的安全性与可靠性.方法应用灰色相关理论,提出基于积分构造背景值的非等间距GM(1,1)预测模型,并用MATLAB对所构建的预测模型编写程序,以常用的钢材(Q235、16Mn、15Mn V、16Mnq、14Mn Nbq)在低温下的力学性能试验数据为初始序列进行灰色预测试验研究.结果力学试验结果表明钢材在低温工作环境中,其主要力学性能指标:屈服强度fy和极限强度fu随温度的降低而提高;断后伸长率δ和断面收缩率ψ随温度的降低而降低;预测结果显示该非等间距GM(1,1)模型预测精度均为一级,小概率误差均为1,最大相对误差2.5%,数据拟合精度高达97.5%.结论非等间距GM(1,1)模型对钢材低温力学性能预测方法精度高,具有很好的工程应用价值.
- 王元清周燕戴国欣石永久刘胥
- 关键词：力学性能灰色预测MATLAB
- 钢框架梁柱节点在强震作用下的损伤性能研究（英文）被引量：2
- 2017年
- 目的:钢框架焊接梁柱节点在地震作用下往往容易产生脆性裂纹,裂纹的发展和损伤累积将导致节点延性降低,发生脆性断裂。本文旨在探究节点在地震往复荷载作用下的损伤性能,分析其主要影响因素,提出有效的损伤评估模型,为后续节点损伤数值模拟提供基础,为钢框架的抗震设计提供参考。创新点:1.通过足尺节点试验,分析加载幅值、加载历程和荷载峰值对节点损伤性能的影响;2.基于试验结果,标定并验证3种经验损伤演化模型,提出基于疲劳断裂力学的节点损伤评估模型。方法:1.通过对9个足尺梁柱节点试件开展往复加载试验,包括5种变幅加载制度及4种常幅加载制度,分析加载幅值、加载历程和荷载峰值对节点损伤性能的影响;2.基于试验结果,根据节点损伤特点,在能量模型基础上,推导并拟合适用于节点循环加载的双参数损伤演化方程,并与其他模型进行比较,以验证其准确性;3.结合疲劳和延性断裂理论,依据损伤机理,定义"有效塑性应变"量化损伤过程,并以疲劳裂纹发展公式为基础,推导适用于计算在极低周循环荷载下节点损伤过程的损伤演化方程。结论:1.加载跨幅对节点性能影响较小;加载历程的影响与历程中峰值位移循环次数密切相关;突发性的强峰值对节点造成的损伤最大。2.节点损伤过程为幂函数形式;通过比较表明,在能量模型基础上推导出的适用于节点循环加载的双参数损伤演化方程,相对于单参数线性模型,能够更准确模拟节点在极低周循环下的损伤过程。3.基于疲劳断裂力学理论的损伤演化方程物理意义明确,能够描述节点循环损伤试验中所表现出的加速损伤及"损伤拐点"特征。
- Xi-yue LIUYuan-qing WANGJun XIONGYong-jiu SHI
- 关键词：梁柱节点往复荷载延性断裂
- 高强度钢框架梁柱节点低周疲劳断裂性能试验研究被引量：11
- 2018年
- 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。
- 刘希月王元清石永久谭清华
- 关键词：高强度钢材梁柱节点低周疲劳拟静力试验
- 低温环境中Q345qD对接焊缝力学性能与冲击韧性
- 2017年
- 焊接钢桥在低温环境的断裂评估对焊接节点的力学性能及冲击韧性随温度变化规律研究提出了迫切的需求。本文对Q345qD对接焊缝进行了硬度测试、低温拉伸试验和低温冲击试验,得到焊接接头的硬度分布规律和5个温度点下强度、塑性、断裂及冲击韧性等参数,提出屈服应力、极限应力和冲击功随温度变化的关系曲线。结果表明,随环境温度的降低,Q345qD对接焊缝的屈服应力和极限应力有所增加,屈强比减小,冲击韧性下降,塑性指标和断裂应力没有明显变化。与高强度钢材对接焊缝相比,Q345qD对接焊缝冲击功中弹性功占比较小,对温度的敏感性更高。
- 贾单锋王元清崔佳廖小伟石永久
- 关键词：对接焊缝力学性能冲击韧性
- 高强钢Q460C对接焊缝低温冲击韧性试验被引量：9
- 2015年
- 目的研究焊接高强度钢材Q460C低温下的断裂性能特征,以获得其对接焊件韧性受低温变化影响的规律,为此种钢材在低温环境下的应用提供试验依据.方法制备焊缝区及热影响区标准冲击试件,利用力学实验室低温环境保温箱及SANS型号摆锤式冲击试验机设备,对不同温度点下的试件进行冲击试验;并对试验数据用玻尔兹曼函数拟合,且对冲击试件断口电镜扫描分析.结果热影响区和焊缝区冲击韧性均随温度降低的下降而降低,而且热影响区的冲击功值较焊缝区的低;-60℃与-40℃温度下冲断的断口均呈现出显著的脆断特征.结论 Q460C高强度钢材焊缝区与热影响区有较明显的低温冷脆倾向.
- 王元清林云石永久
- 关键词：高强度钢材冲击韧性对接焊缝热影响区韧脆转变温度
- 锅炉钢结构大板梁构造焊接接头的力学和断裂韧性试验被引量：2
- 2016年
- 锅炉钢结构大板梁对接焊接接头在施工及运营中,会产生裂纹缺陷。为了评估在役大板梁对接焊接接头的钢材性能,并为基于断裂力学的大板梁焊接缺陷安全性评定提供基础数据。通过真实模拟构造华东某电厂锅炉大板梁120 mm厚Q345B下翼缘厚板对接焊接接头,结合单轴拉伸、低温冲击和三点弯曲断裂韧性试验,研究了该构造焊接接头母材、热影响区及焊缝处的基本力学性能、冲击韧性和断裂韧性。研究结果表明:母材和热影响区钢材力学性能稳定,而焊缝处力学性能指标离散性偏大;随温度降低,母材、热影响区及焊缝处钢材冲击功值减少;焊缝处的韧-脆转变温度较高、CTOD特征值较小,韧性性能较差。厚板对接焊接接头的焊缝区成为防断设计和评估的重点控制区域。
- 廖小伟王元清周晖石永久
- 关键词：锅炉钢结构大板梁力学性能冲击韧性断裂韧性
- 国内外规程对高强钢脆断相关规定比较
- 2014年
- 脆性断裂是钢结构规范应考虑的一个重要因素,特别是寒冷地区国家的规范编制。将我国相关的钢结构设计规范及标准与香港、澳大利亚、欧美、英国、日本有关高强钢脆性断裂方面的规范及标准规定作了分析比较。总结出这些规范的规定深入考虑本土的温度,且富有本国的特色。通过同条件下对不同规范中高强度钢的断裂韧度KⅠC与J积分断裂韧性的算例表明:中国标准参考了国际标准,其KⅠC的条件计算值小于美国标准所计算的;英国标准计算的J积分试验当量大于我国标准所计算的,而美国标准所计算的J积分试验当量最小。
- 林云王元清石永久
- 关键词：脆性断裂高强度钢钢结构设计规范
- 输电线铁塔钢材的低温力学和冲击韧性试验被引量：15
- 2015年
- 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.
- 王元清廖小伟张子富刘希月邢海军
- 关键词：钢材力学性能冲击韧性
- Q345qD对接焊缝疲劳性能及断裂机理试验研究被引量：2
- 2017年
- 为了对钢桥焊接细节进行疲劳寿命评估,分别采用标准圆棒试件和沙漏型光滑试件进行静力拉伸试验和成组轴向拉伸疲劳试验,引入存活率和置信度得到了具有概率水平保证的安全疲劳寿命曲线,并针对焊接接头疲劳寿命离散性较大的现象,进行微观层面的硬度测试和疲劳断口电镜扫描试验,研究焊缝试件过早萌生疲劳裂纹的微观机理。试验结果表明:Q345qD对接焊缝的疲劳性能较好,随应力水平下降疲劳寿命显著提高,并给出了寿命随应力水平变化的拟合式;本批次Q345qD对接焊缝疲劳强度远远超过相同构造的规范取值,持久疲劳极限在S_(max)=260 MPa附近;焊接热输入对焊缝组织有较大影响,热影响区硬度波动明显,组织不均匀和焊接缺陷是导致低应力水平过早疲劳断裂的主要原因。
- 贾单锋王元清崔佳廖小伟顾浩洋
- 关键词：桥梁钢对接焊缝
