焊接构架耐腐蚀材料应用试验研究

为提高焊接构架的抗腐蚀能力,采用耐候结构钢代替现有Q235系列普通碳素结构钢和Q345系列低合金结构钢作为焊接构架用钢材,对耐候结构钢的化学成分、力学性能、焊接工艺、涂装工艺等进行了评定和全面分析。     

Q345qD桥梁钢对接焊缝疲劳裂纹扩展性能试验研究

为采用断裂力学方法对既有钢桥焊接细节进行疲劳评估,对6.1,10.0和23.5 mm的Q345q D桥梁钢对接焊缝进行疲劳裂纹扩展速率试验和疲劳裂纹扩展门槛值测定试验,基于两种数据处理方法得到了不同厚度、不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率参数。试验结果表明:在通常的应力强度因子幅值范围(10~70 MPa·m0.5)内,基于单试件数据点的处理结果对应的裂纹扩展速率明显高于基于成组数据点的处理结果;Q345q D对接焊缝的疲劳裂纹扩展速率随应力比增加而增加;本批次的Q345q D对接焊缝的疲劳裂纹扩展性能优于BS7910中给出的通用钢材疲劳裂纹扩展性能;Q345q D对接焊缝疲劳扩展门槛值随应力比增加而降低,并给出了门槛值随应力比变化的公式。     

青藏线机车车辆用Q345钢材的焊接工艺研究

对适用于青藏线机车车辆的Q345E钢的焊接性、焊接材料和焊接工艺进行了研究，对Q345E钢及其焊接接头进行了热处理试验，为Q345E钢焊接工艺规范的制定提供了依据。     

哈大客运专线H型钢柱钢材的选用分析研究

哈大客运专线地处我国东北地区,冬季夜晚寒冷,多雾雪天气,所处地理位置为严寒地区。电气化铁路接触网使用的H型钢柱必须适应高强度、低温性能等特殊要求,结合《钢结构设计规范》以及电力行业标准,以及在严寒地区接触网工程设计中积累的工作经验确定接触网H型钢柱钢材的选用原则。根据哈大客运专线所经过的地区以及列车高速运行情况下,应适当考虑疲劳因素,所以H型钢柱的钢材对焊接结构不得使用沸腾钢以及Q235A级钢,建议采用Q345B级钢。     

Q345qD桥梁钢疲劳裂纹扩展速率试验研究

为采用线弹性断裂力学方法对既有铁路钢桥进行疲劳评估,利用紧凑拉伸试样、基于柔度法的测量手段,对6.1,10.0和23.5mm厚的我国应用最广泛的Q345qD桥梁钢进行疲劳裂纹扩展速率试验,分别采用单试件数据点和成组(相同材料、厚度和应力比)数据点拟合,得到不同厚度、不同应力比下试件的疲劳裂纹扩展速率参数。试验结果表明:在通常的应力强度因子幅值范围(10~70 MPa·m1/2)内,基于单试件数据点拟合参数得到的疲劳裂纹扩展速率明显高于基于成组数据点拟合参数得到的裂纹扩展速率;Q345qD桥梁钢的疲劳裂纹扩展速率随应力比增加而增加,当应力比从0.1增加到0.5时,本批次钢材的疲劳裂纹扩展速率增幅为7%~25%,但随板厚增加的变化并不显著;本批次Q345qD桥梁钢的疲劳裂纹扩展性能优于HPS485W和14MnNbq桥梁钢及BS7910标准中给出的通用钢材疲劳裂纹扩展性能。     

转向架构架Q345-E钢板焊接接头力学性能

Q345系列低合金钢是我国制造转向架构架的主要钢种,本文对Q345-E低合金钢板的焊接接头进行拉伸、冲击、弯曲和疲劳试验。试验结果表明:该钢焊接接头的强度、塑性、韧性特别是低温韧性良好。     

GQ70型轻油罐车罐体埋弧焊工艺

介绍了用Q345钢制作GQ70型轻油罐车罐体的埋弧焊工艺。     

Q500qE高性能钢工型梁极限承载力研究

为评估Q500qE高性能钢梁的塑性水平和安全储备,设计Q500qE高性能钢和Q345qD普通低合金钢全尺寸试验工型梁,通过模型试验和有限元分析方法进行极限承载力研究.结果表明:Q500qE高性能钢梁有较好的塑性,不会因为屈强比大而发生脆性破坏;Q500qE与Q345qD工型梁的荷载一位移曲线以及塑性发展过程类似,均没有出现明显的屈服平台;两者不同塑性发展阶段作用荷载与材料的名义屈服倚载的比值基本相等,说明Q500qE高性能钢梁有与Q345qD钢梁基本相同的安全储备.试验梁加载过程各关键作用荷载对应的挠度有限元计算结果与试验值基本一致,误差较小,表明本文有限元分析中选用的多线性随动强化模型模拟高性能钢的本构关系是合理的.     

高性能桥梁用钢系列新钢种的性能分析

对采用超低碳贝氏体钢工艺路线研制的4种新一代高性能桥梁用钢Q345qE (NH),Q420qE(NH),Q500qE (NH)和Q690qE (NH)的力学性能、耐腐蚀性能、屈强比控制和焊接性能进行测试和分析.结果表明:这4种高性能桥梁用钢的强度都达到了GB/T 714-2008《桥梁用结构钢》的相关要求,且具有良好的低温韧性和塑性;采用TMCP工艺生产的Q345qE (NH),Q420qE (NH)和Q500qE (NH)钢厚板的屈强比均低于0.85,具有理想的低屈强比;采用TMCP+回火工艺生产的Q690qE (NH)及Q500qE (NH)钢厚板的屈强比明显提高;Q345qE (NH),Q420qE (NH)和Q500qE (NH)钢的耐腐蚀指数分别为6.105,6.233和6.604,均大于6.0,可以裸露使用;32mm厚Q420qE (NH)钢厚板的韧脆转变温度在-120℃以下,远远低于国内环境温度,其屈强比对国内使用环境下高性能桥梁用钢的韧性没有影响;这4种高性能桥梁用钢具有非常良好的焊接性能,易于施焊,接头和热影响区性能完全满足设计要求.     

铁路敞车腐蚀状况及寿命预测

通过对C_(62A)、C_(62B)、C_(64)和C_(70)这4种通用敞车厂、段维修过程的调研,收集了各型敞车钢材截换量数据,特别对C_(70)车体钢板的剩余厚度进行了调查,并与其他老型号敞车进行对比,结论是目前C_(70)和C_(64)等货车使用的耐候钢不能满足设计寿命25年的要求,采用Q450NQR1型高强度耐候钢的C_(70)敞车其腐蚀情况与Q345NQR3(原牌号为09CuPTiRE)普通耐候钢的C_(64)相比可能更不容乐观,新造C_(80E)使用的S450AW耐酸钢的耐大气腐蚀性能需要时间验证。     

Q460C高强钢材对接焊缝的低温力学性能试验

对我国目前研制的Q460C建筑高强钢材的焊接钢板进行低温拉伸试验,得到屈服强度fy、抗拉强度fu、断面收缩率ψ、断后伸长率δ、屈强比等力学性能随温度的变化规律,同时计算了Q460C焊接接头的温度敏感系数,并对断口进行了扫描电镜分析。研究结果表明:随温度下降,其抗拉强度和屈服强度均有所提高,但ψ和δ都有不同程度下降,并与其母材进行比较分析,表现出其力学性能低于母材,表明Q460C焊接钢材有较大的低温冷脆倾向;得到预测其低温下屈服强度、抗拉强度和屈强比的公式;在低温地区中使用高强结构钢材Q460C时要考虑低温冷脆。     

钢结构厚板母材及其焊接影响区的Z向冲击性能试验

为研究厚板及其焊缝在z向下的冲击性能,积累Z向冲击功的数据,为今后衡量评价z向性能提供实验依据,采用Q345B结构钢材,针对厚度60一165mm的板,在不同尺寸焊缝的十字形连接下沿轧制方向和板厚方向（z向）取样,在常温和低温下进行夏比y形缺1：2冲击试验。分析冲击功的变化规律,并用Bohzman函数进行拟合并分析韧脆转变温度。对试样断1：2进行电镜扫描分析。研究结果表明：z向取样,温度降低皆会对冲击韧性产生较大的影响,板厚及焊缝尺寸的增加也会对冲击韧性产生不利的影响,但相对较低。     

悬索桥钢箱梁弹性索锚箱设计与制造工艺研究

泰州大桥为千米级的三塔悬索桥,通过设置弹性索来连接钢中塔与钢箱梁。该约束可以提高主缆与中主鞍座间抗滑移安全系数、改善中塔受力、降低钢箱梁跨中挠度、并减小其纵向活载位移。弹性索锚箱在钢箱梁上设在梁段的直腹板外侧风嘴内,是设计和制造的难点。在设计上,通过应力分析,采用高强度Q345D钢材和熔透焊缝,并对应力集中区域深化了设计。在施工上,采用熔敷金属量少,焊后变形小的坡口,优选了组装次序,增加刚性约束,各部件分别完成探伤、修整后再进入下道工序作业,确保了焊接质量并控制了产品尺寸精度。还通过对焊趾进行锤击处理,以减小应力集中从而从设计和施工上保证了工程的安全。     

城市轨道交通车辆用薄壁圆锥形构件轴向耐撞性能研究

针对城市轨道交通车辆压溃式吸能装置常用的Q345和5083H111材料,以数值仿真的方式研究冲击动态下壁厚、冲击速度、锥角对其轴向耐撞性能的影响,比选出总吸能一定时耐撞性能更优的设计方案。研究结果表明,薄壁圆锥形构件的比吸能和碰撞力随壁厚和冲击速度的增加而增加,随锥角的变化因材料而异,且Q345材料的比吸能和碰撞力均大于5083H111;在总吸能一定时,采用大锥角、增加壁厚的方案轴向耐撞性能更优,选用5083H111材料耐撞性能更优。     

Q500qE高强钢压杆稳定研究北大核心

Q500qE高强钢目前已经在一些大跨度钢桥中被采用,然而我国钢桥设计规范中并未给出关于Q500qE高强钢压杆稳定的设计要求。我国现行TB 10002.2—2005《铁路桥梁钢结构设计规范》中受压杆件设计是按容许应力法,考虑长细比、钢材级别、截面类型、残余应力等因素的影响以稳定系数进行承载力折减。基于这些影响因素,对Q500q E高强钢的稳定进行了系统的数值研究,并与各国规范进行了对比。     

低温对结构钢材主要力学性能影响的试验研究

钢材在低温条件下,其主要力学性能指标与常温条件下相比将发生变化．介绍了对常用结构钢材(Q235,16Mn,15MnV,16Mnq和14MnNbq)主要力学指标的低温试验研究成果,并分析了这些指标随温度变化的规律?试验结果表明．钢材的强度(屈服强度和极限强度）均随温度的降低而提高,塑性指标(伸长率和截面收缩率)随温度的降低而减小、该试验结果为进一步研究结构钢材在低温下的韧脆转变、断裂等行为提供了依据,有利于促进钢结构的推广应用。     

Q500qE高强钢压杆稳定研究

Q500qE高强钢目前已经在一些大跨度钢桥中被采用,然而我国钢桥设计规范中并未给出关于Q500qE高强钢压杆稳定的设计要求。我国现行TB 10002.2—2005《铁路桥梁钢结构设计规范》中受压杆件设计是按容许应力法,考虑长细比、钢材级别、截面类型、残余应力等因素的影响以稳定系数进行承载力折减。基于这些影响因素,对Q500q E高强钢的稳定进行了系统的数值研究,并与各国规范进行了对比。     

既有重载铁路病害涵洞波纹板加固技术

针对一重载铁路涵洞出现的掉块、露筋、腐蚀等问题,通过现场检测分析了病害原因。综合考虑涵洞净空、经济性和工期提出了一种适宜于重载铁路病害涵洞加固的新技术——波纹板加固技术。利用ANSYS有限元软件建立了涵洞与波纹板共同作用分析模型,分析了重载列车作用下波纹板结构内力、变形以及螺栓的抗剪承载力。对该涵洞加固前后盖板钢筋受力及挠度进行了测试。计算及测试结果表明:重载列车作用下,涵洞跨中波纹板最大Mises应力出现在倒角部位,最大值为11.8 MPa,小于Q345钢材的容许应力;跨中最大挠度为0.33 mm,挠跨比远小于规范规定的普通高度钢筋混凝土梁竖向挠跨比通常值;实测23 t轴重5 400 t编组列车作用下,加固前后跨中顶板钢筋应变降低了55.8%,盖板挠度降低了91.4%,加固效果明显。     

基于拓扑优化设计的动力集中动车组车体变压器梁优化与减重

建立了动力集中动车组车体的有限元模型,基于结构优化对变压器梁进行减重设计。以质量最小为目标,进行变压器梁在牵引工况下的拓扑优化,根据优化结果进行几何重构,对重构模型进行尺寸优化,达到减重目标。当变压器梁的材料采用Q345时,通过优化设计可以减重137.7 kg,减重21.7%。采用Q460材料时,变压器梁减重了234.9 kg,减重37.0%。结果表明文中提出的拓扑优化+尺寸优化的结构优化设计方法对车体零部件减重设计效果明显。     

转向架焊接构架名义应力容许疲劳强度数据构建研究

针对DIN 15018、DVS 1612和IIW-1823-07提供的名义应力容许疲劳强度数据,对其在缺口等级划分、平均应力修正、极限容许应力确定及母材强度等级影响等方面的差异进行系统对比。分析表明,DVS 1612对缺口等级的细分程度高,与现行焊接标准的关联性强,采用的平均应力修正方法保守简洁,对极限容许应力的规定合理。为此,基于DVS 1612的缺口等级划分,根据Q345钢的机械性能确定极限容许应力,同时参考IIW-1823-07中S-N曲线的相关参数,构建出适用于Q345钢母材及焊接接头的Haigh图和S-N曲线,可分别用于我国焊接构架的耐久极限法和累积损伤法疲劳分析评定。