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方形冷弯q345b无缝方管短柱的轴压力学性能
作者:无缝方管    来源:www.sdygc.com    点击数:   更新时间:2019年10月02 【字体: 】 

 能够获取试件的极限承载力和了解短柱受荷机理,方形冷弯q345b无缝方管短柱的轴压力学性能全文共涉及灌注两种不同混凝土的q345b无缝方管短柱试件共计20个,按混凝土类别分添加和不添加剂2组,各组10个试件;每组10个试件分为6mm和10mm壁厚2组各5个试件,分别由5种不同加劲肋设置形式的钢管填充混凝土形成。通过短柱的轴压力学性能试验。以此为基础并结合相关规范进行比较分析以及有限元数值研究等深入分析加劲肋设置形式、

 
   混凝土类别等因素对方形冷弯q345b无缝方管的力学性能特别是承载力的影响。主要结论有:1加劲肋的设置能够提升短柱的承载力,而混凝土中剂的添加与否对q345b无缝方管短柱承载力的影响不大;2现有规范CECS28:90DL/T5085-1999CECS159:2004和EC4对承载力的计算值均小于试验值,其中CECS28:90对各试件承载力的计算结果最接近;3本文采用的有限元分析模型适用于本文短柱试件的模拟。圆钢由于其良好的受力特性已在生产中得到广泛的应用,并且广大学者也开展了深入的研究,不过目前针对冷弯q345b无缝方管的大多数研究主要是壁厚小于6mmq345b无缝方管构件。本文研究了壁厚为6mm和10mm方形冷弯q345b无缝方管短柱的轴压力学性能,研究结果可为冷弯q345b无缝方管研究的完善和进一步发展提供参考。钢铁是国民经济建设中广泛使用的金属材料,无缝方管生产过程中检测其元素含量是进行质量管控的必要。钢铁检测方法普遍存在着制样繁琐、耗时长以及难以进行现场或原位检测等缺点,不能满足当前的钢铁生产需求。激光探针技术(又称为激光诱导击穿光谱技术)因其具有快速、样品制备简单、可现场或原位检测的优点,而被逐渐应用于钢铁的快速检测中。针对这一问题,本论文详细研究了钢铁光谱采集过程中必然形成的烧蚀坑对等离子体及其光谱的影响,以及基于统计学算法的激光探针定量分析方法,并将本文提出的定量分析方法应用于厚壁钢管的检测,获得了元素含量分布检测结果。结果表明:随烧蚀激光脉冲数增加,烧蚀坑逐渐变深,口径变大;由于等离子体和烧蚀坑的相互作用,随烧蚀坑变深,其中产生的等离子体初始辐射强度升高,冷却速度加快;这导致当烧蚀坑变深时,等离子体发射光谱中的离子线强度下降,原子线强度上升。然而,目前激光探针分析钢铁的准确度仍需提高。主要研究成果和创新点如下:1系统研究了钢铁光谱采集过程中烧蚀坑对激光诱导等离子体及其光谱的影响。2络算法的多谱线比值定量分析法,提高了激光探针对钢铁中痕量元素的分析准确度。由于较充分地使用了等离子体光谱络强大的非线性回归和容忍噪声的能力,建立的分析模型能获得更准确的光谱-元素含量对应关系,使该方法的分析准确度好于内标法。使用该方法对低合金钢样品中Cr和Ni分析结果表明,交叉验证的均方根误差分别从内标法的0.018wt.%和0.067wt.%降低到0.010wt.%和0.023wt.%含量的平均相对标准偏差分别从内标法的11.3%和19.5%降低到6.4%和12.9%3上述多谱线比值定量分析法的基础上,提出了遗传算法-络定量分析法,进一步提高了激光探针进行钢铁分析的准确度。该方法通过遗传算法更好地了谱线强度比络的输入量建立定量分析模型,对低合金钢样品中的4种被测元素CuCrNi和V进行了分析。结果显示,上述元素采用该方法分析的均方根误差比内标法分别降低了85.0%67.7%60.0%和80.0%和多谱线比值定量分析法相比,也分别降低了78.6%42.9%27.3%和33.3%4提出了基于随机森林算法的激光探针定量分析法,提高了空气中检测钢样品中碳元素的准确度。该方法使用优选光谱段内的光谱变量,对已过决策树数目及特征变量数的随机森林模型进行训练,获得定量分析模型。使用该定量分析模型对低合金钢样品中碳元素的分析结果表明,均方根误差从内标法的0.034wt.%降低到0.023wt.%降低了32.4%5针对大型厚壁钢管元素检测的需求,使用本文提出的遗传算法-络定量分析法对北方重工业集团生产的厚壁钢管的管材样品、毛坯管及成品管中的CrMnMoNiCu和V等元素进行了分析,对管材样品的分析结果表明,以火花。综上所述,本文对钢铁光谱采集过程中烧蚀坑对等离子体及其光谱的影响进行了系统的研究,为激光探针分析钢铁提供了参考;提出的基于统计学算法的多谱线比值定量分析法、遗传算法-络定量分析法和随机森林定量分析法,显著地提高了激光探针分析钢铁的准确度,并且能够用于厚壁钢管等钢铁产品的检测。结果表明,本文提出的定量分析方法能够用于厚壁钢管检测。钢铁是国民经济建设中广泛使用的金属材料,生产过程中检测其元素含量是进行质量管控的必要。钢铁检测方法普遍存在着制样繁琐、耗时长以及难以进行现场或原位检测等缺点,不能满足当前的钢铁生产需求。与普通钢材相比,高强度钢材承载力高,经济效益好。冷弯厚壁方管生产工业化程度高、质量易保证、与开口截面相比相同截面面积情况下回转半径大。符合轴压构件对截面开展,双轴等稳,抗扭性好、整体承载力高等要求。与冷弯薄壁型钢相比,冷弯厚壁型钢截面尺寸更大,承载力更高,高层钢结构的应用中有许多优势。高强冷弯厚壁方管构件由于强度提高,宽厚比限值降低;另外,冷弯厚壁方管生产过程中的冷弯效应使平板及弯角部位屈服强度均有不同程度的提高,这使得宽厚比限值进一步降低,构件更容易发生局部屈曲。但由于方钢管的板件处于四边支承状态,板件屈曲后应力仍能增长,构件发生局部屈曲后并不会立即失去承载能力,而是降低了构件的刚度和整体承载力。所以,适当放宽板件宽厚比,利用屈曲后强度,可提高构件的承载力,达到节约钢材的目的本文主要针对高强冷弯厚壁方管轴压构件局部-整体相关屈曲性能进行了如下研究:1综合分析了宽厚比超限压杆承载力计算理论和方法的优缺点和适用范围。总结了冷弯厚壁方管的残余应力分布规律,提出了ANSYS中满足工程精度要求的残余应力等效方法。2总结了冷弯型钢考虑冷弯效应的屈服强度计算方法,采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB52002中考虑冷弯效应的屈服强度计算方法来计算冷弯厚壁方管考虑冷弯效应的屈服强度。3采用ANSYS有限元对冷弯厚壁方管轴压构件进行了数值模拟,并与他人已有实验结果进行对比,验证建模方法的正确性。对175根高强冷弯厚壁方管轴压构件进行数值分析,得到相关屈曲极限承载力、屈曲模式、荷载位移曲线等。4分析了不同钢材屈服强度、板件宽厚比、构件长细比对高强冷弯厚壁方管轴压构件相关屈曲性能的影响。5根据高强冷弯厚壁方管的特点,对方形截面相关屈曲法公式进行了修正,并与有限元结果进行对比,证明了修正的相关屈曲法建议公式更合理,可以为设计工作提供参考。与普通钢材相比,高强度钢材承载力高,经济效益好。冷弯厚壁方管生产工业化程度高、质量易保证、与开口截面相比相同截面面积情况下回转半径大。符合轴压构件对截面开展,双轴等稳,抗扭性好、整体承载力高等要求。近年来频发的事件给周边的工业民用建筑造成了极大的破坏。方钢管螺旋箍筋混凝土柱是方q345b无缝方管柱内部增设连续螺旋箍筋所形成的新型组合结构柱,具有承载力高、延性好、便于梁柱连接、抗火能力强等优点,工业民用建筑抗爆设计的理想结构形式。目前国内外针对方钢管螺旋箍筋混凝土柱的研究主要集中在轴压承载力方面,已有研究成果多是根据试验或数值模拟的结果进行回归分析得到经验公式,理论依据不是很充分。此外,鲜有方钢管螺旋箍筋混凝土柱在冲击等动荷载作用下性能的研究报道。本文以方钢管螺旋箍筋混凝土柱为研究对象,针对其轴压承载力和荷载作用下的动力响应问题展开研究,主要内容如下:1基于统一强度理论分析了方钢管螺旋箍筋混凝土轴压短柱的极限承载力。根据约束力构成不同划分了混凝土截面,综合考虑了方钢管和螺旋箍筋的约束。利用面积等效将方钢管转化为圆钢管,统一强度理论厚壁圆筒塑性极限荷载统一解的基础上,推导了方钢管螺旋箍筋混凝土轴压短柱的极限承载力公式。并对公式进行退化,扩展了其适用范围。最后进行了参数分析。2给出荷载作用下方钢管螺旋箍筋混凝土柱最大动位移理论解。基于q345b无缝方管统一理论,将组成方钢管螺旋箍筋混凝土柱的方钢管、螺旋箍筋、混凝土视为统一的组合材料,给出了构件的塑性极限弯矩。将方钢管螺旋箍筋混凝土柱简化为等效单自由度体系,将荷载等效为下降三角形荷载,充分考虑了高应变率下材料性能的提升,得到柱中部最大动位移理论解。3进行了荷载作用下方钢管螺旋箍筋混凝土柱动力响应的数值模拟。采用Hypermesh建立了有限元模型,并通过设置应力初始化考虑了轴压作用的影响,利用LS-DYNA Solver进行显式动力学分析。对轴压柱遭受冲击时的破坏模式、位移、应力、应变进行了分析。采用单一变量法对轴压比、材料强度、螺旋箍筋直径与间距、比例距离等影响因素逐一进行了分析,得到影响规律并提出了设计建议。近年来频发的事件给周边的工业民用建筑造成了极大的破坏。方钢管螺旋箍筋混凝土柱是方q345b无缝方管柱内部增设连续螺旋箍筋所形成的新型组合结构柱,具有承载力高、延性好、便于梁柱连接、抗火能力强等优点,工业民用建筑抗爆设计的理想结构形式。机械式自动扩径机,设备硬件,控制系统性能,自动化程度高,及各种设备保护齐全;但存在设备结构复杂、电气控制系统硬件、维修困难,调试、编写难度大,无法对超短、超长钢管进行自动扩径,超薄、超厚钢管扩径效率不理想的问题。本论文对直径508-1422mm厚度8-40mm长度8-12.2m钢管机械扩径机电气控制系统进行设计、和改进。通过自主学习,对德国扩径机的工作流程、电气设计、硬件配置和PLC程序进行了全面的解掌握,此基础上根据生产需要对扩径机进行了设计改造。本论文主要工作如下:首先,给出了直缝埋弧焊管扩径机的工作原理和流程,对扩径机设备布局、各工序功能进行了描述,对扩径过程中钢管间歇递送过程进行了技术分析、设计了控制方案。其次,确定了扩径时钢管长度测量、扩径步数的计算方法、夹钳台车步进控制的技术要求。给出了扩径机电气硬件构成及电气元件现场布置,控制系统电路设计,PLC硬件组态方案。再次,对扩径机夹钳台车递送钢管相关程序进行了设计、编写;人机交互界面;将原英文、德文双语言的人机界面程序设计编写为中、英、德三种语言的操作程序。最后,对原电气控制系统进行设计、程序编写和改造后,实现了扩径机针对超长、超短、薄壁、厚壁等不同规格直缝埋弧焊管的全自动扩径;设备操作更加简易,更加简单;提高了钢管扩径精度和产品质量,提升了生产线运行效率。为进一步增加节能减排的力度,各国正在研发蒸汽参数达700℃等级的超超临界技术,但蒸汽参数的提高,对超超临界机组关键部件材料的安全性和可靠性提出了更高的要求,同时也对设备的主要部件寿命设计和评估技术提出了更高要求,成为近年来洁净煤发电技术领域的研究。超超临界发电技术是洁净煤发电技术的优先选择,现阶段和今后很长一段时期内减少二氧化碳排放的最经济最有效的途径。超超临界机组关键部件在高温下失效的最主要形式之一是蠕变,由于部件自身几何形状不规则且在运行过程中受到多种载荷的共同作用,基本上都处于多轴应力状态。因此,研究多轴应力状态下高温部件的蠕变行为、建立高温部件多轴蠕变本构模型,并用全尺寸部件实验进行验证,揭示超超临界机组高温部件在多轴蠕变条件下寿命评估的关键科学问题,对超超临界机组关键部件的选材设计、制造、运行及都具有重要的意义。本论文针对多轴蠕变对超超临界机组关键部件寿命的影响,开展了一系列理论和实验研究,主要的研究工作和结论如下:1对600℃及以上超超临界机组蒸汽管道常用材料P92钢,开展了一系列不同条件下的圆棒试样单轴蠕变实验,为P92钢蠕变模型提供数据支持。基于连续损伤力学的Kachanov-RabotnovK-R模型改进了Norton-BaileiN-B蠕变本构模型和Graham-WalG-W蠕变本构模型,改进后的模型能够克服蠕变模型无法准确描述蠕变全过程的问题,并解决了P92钢在温度高于600℃时蠕变实验中出现的最小蠕变速率和应力双对数之间的非线性关系的问题。而在机组设计时大多采用的处于单轴应力状态的蠕变数据,按现有的方法得到部件寿命结果有异于部件所处的实际情况,显然,这对超超临界机组的寿命评估和安全管理是不利的通过与P92钢单轴蠕变实验结果的对比发现,两个模型均能准确P92钢单轴蠕变过程的三个阶段。通过引入多轴度和蠕变损伤,建立了P92钢多轴蠕变本构模型,其中改进的N-B模型中,多轴度主要用于描述第一主应力和vonMi应力对损伤的贡献,改进的G-W模型中,多轴度主要用于描述静水应力(hydrostaticstress和vonMi应力对损伤的贡献。2利用P92钢内压拉伸试样在不同内压和拉伸应力组合加载条件下可以形成不同的多轴度,开展了一系列多轴蠕变实验,研究了多轴应力对P92钢蠕变微观孔洞发展的影响,为P92钢多轴蠕变模型提供数据支持。通过与P92钢多轴蠕变实验结果的对比发现,两个模型均能较好的模拟P92钢多轴蠕变过程的三个阶段。3设计并搭建了全尺寸管道弯头蠕变实验系统,进行了厚壁和薄壁两种全尺寸管道弯头在平面内弯矩下的蠕变实验,对由小试件蠕变实验获得的多轴蠕变模型进行了修正和验证。对比实验结果发现,改进的N-B模型和改进的G-W模型均能较好的模拟P92钢管道弯头在平面内弯矩下的蠕变过程。4可以利用等时蠕变断裂面描述与单轴蠕变断裂时间相同的多轴蠕变在应力空间中应力状态的轨迹,推导了应力空间中多轴蠕变的等时蠕变断裂面在偏平面上的等时蠕变断裂轨迹的公式。利用P92钢单轴和内压拉伸多轴蠕变实验数据,提出了针对P92钢多轴蠕变的等时蠕变失效准则,通过P92钢全尺寸管道弯头在平面内弯矩作用下的蠕变实验结果进行了验证。利用多轴蠕变模型的有限元分析结果和偏平面上的等时蠕变断裂失效准则,提出了一种新的超超临界机组关键部件蠕变寿命的评估方法。5比较了现有的各国电站高温部件寿命设计和评估标准或推荐方法,计算了超超临界机组T型部件关键位置处的蠕变和疲劳寿命。结果发现,不同标准采用的寿命评估理论有差异,计算出的结果相差较大;设计工况条件下,T型部件损伤的累积形式主要为蠕变损伤,疲劳损伤基本可以忽略不计。利用改进的G-W多轴蠕变模型分析了T型部件在设计工况下前三个周期的蠕变行为,并利用超超临界机组关键部件蠕变寿命评估新方法对T型部件关键位置进行了蠕变寿命评估。为进一步增加节能减排的力度,各国正在研发蒸汽参数达700℃等级的超超临界技术,但蒸汽参数的提高,对超超临界机组关键部件材料的安全性和可靠性提出了更高的要求,同时也对设备的主要部件寿命设计和评估技术提出了更高要求,成为近年来洁净煤发电技术领域...查看全部。火力发电机组设备规模不断扩大、运行参数不断提高,过程中涉及复杂的能量转换与能量品质耗散等问题,这也对火力发电领域的设备性能与运行提出了较高要求。随着信息化与工业化的深度结合,数据驱动的信息物理融合系统逐步应用于各个领域。本文针对火力发电机组运行数据集数据量大、多为结构化数据、具有不准确性与强耦合性、有天然的数据标签等特点,阐述了信息物理融合系统在火力发电系统建模和设备性能与运中的应用模式,开展了一系列电站机组。开展数据驱动下的电站信息物理融合系统建模和设备性能分析与运行方法研究对我国火力发电领域节能降耗具有重要意义。首先,阐述了信息物理融合的概念及其在火力发电系统建模过程中的应用模式。从设备与子系统的角度研究了电站物理层的设备、传感器、控制器,以及信息层建模与物理层的融合方式与信息传递模式等。并在此基础上提出了信息物理融合系统在电站建模中的标准流程,包括离线建模与在线分析的数据处理构架与流程,研究分析了信息物理融合系统在电站设备性能分析与运行的可行性。特征变量选取方面,研究了基于机理与基于算法的变量选择方法在电站系统建模中的应用模型;样本选取方面,综合考虑了准稳态过程的筛选算法、数据异常的处理方法、样本时效性等;数据质量提升方面,改进了数据协调方法,综合考虑质量平衡与能量平衡以及时间尺度上的冗余信息,提升了样本数据的可靠性。随后,针对电站典型数据结构,建立了结构化的数据预处理流程,包括针对建模结构的特征变量选取研究,针对模型可靠性的样本选取研究以及针对模型质量的数据质量提升方法研究。开展了电站系统在数据驱动下基于机理与基于算法的研究工作;从子模型输入、输出、内部方程角度阐述了信息层的构架,引入改进的数据协调方法在数据驱动下建立了汽机机组、回热加热器与空冷的机理模型;分析了支持向量机。开展了电站实际运行数据预处理工作,论证了该结构化与流程化的处理方式的有效性。然后,具体讨论分析了电站物理信息融合系统离线建模过程。最后,系统开展了信息物理融合系统在设备性能与运行中的应用研究,并分别应用于电站机组设备运行状态监测和多变边界条件下了空冷最佳真空问题。海量实际运行数据的驱动下,验证了改进的数据协调方法在传感器故障诊断的可靠性;保证数据准确性的基础上,基于内部(火用)参数对热电机组进行设备状态性能监测分析;综合考虑了多变边界条件建立了数据驱动下的空冷。本文结合实际电站海量运行数据,从数据预处理、离线建模、线性能分析与运行、模型验证与更新等角度提出了数据驱动下电站信息物理融合系统建模方法,

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