超高强度Q＆P钢板的热处理工艺及组织性能研究

Q＆P（Quenching and Partitioning）钢是一种超高强度先进汽车用钢。具有优异的综合力学性能。本文采用井式盐浴炉模拟了Q＆P钢的热处理工艺，并对其组织性能进行了分析研究。结果表明，Q＆P钢具有高的抗拉强度和良好的塑性，强塑积可以达到32016MPa％。其微观组织主要由板条马氏体和残余奥氏体组成，残余奥氏体呈膜状分布。残余奥氏体在组织中起到了相变诱发塑性的作用。     

汽车用TRIP高强度钢板的成形行为试验研究

对冷轧TRIP600钢板在单向拉伸、双向拉伸和平面应变变形模式下的成形行为进行试验研究,在此基础上建立描述TRIP效应的计算模型,并用扫描电镜方法分析TRIP钢变形过程中微观组织的变化。试验结果表明:在单向拉伸、双向拉伸和平面应变中,平面应变最有利于TRIP效应的发挥,双向拉伸次之,单向拉伸最不利。     

汽车用DP钢与TRIP钢的成型性能试验研究

通过金相试验、单向拉伸试验、成型极限试验、圆筒件拉深试验,对600MPa强度级别的DP钢和TRIP钢的基本力学性能、冲压成型性进行了比较分析,并对其焊接性能和碰撞吸能特性进行了讨论.结果表明,与DP钢相比,TRIP钢具有更好的塑性以及高强度、高加工硬化能力、较好的深拉延成型性和吸能特性,而DP钢具有相对较好的焊接性能.但与常规低碳钢板不同的是,TRIP钢圆筒件最大减薄出现在法兰圆角区.     

高应变率下高强钢的塑性力学行为及本构模型CSCD

针对高强汽车板具有的应变率效应,研究了应变率相关模型的适用性。基于液压伺服高速拉伸试验机,对低合金高强度冷轧钢HC340LA进行了中高应变率(0.1~500 s-1)拉伸试验。使用动态显示非线性有限元LS-DYNA软件进行了高强钢动态拉伸模拟,对比分析了Johnson-Cook,CowperSymonds等本构模型对高强钢应变率效应和塑性硬化行为的表征结果。研究表明:与Johnson-Cook,Cowper-Symonds等本构模型相比,使用Swift-Hockett-Sherby加权硬化本构能更准确描述高强钢的塑性流动力学行为,使用应变率内插法可以更准确模拟高强钢的应变率效应。     

重型汽车少片变截面钢板弹簧新材料的研究与应用

针对重型汽车少片变截面钢板弹簧材料存在的问题,研制了少片簧用新材料50CrMnVA钢.介绍了50CrMnVA钢的试制过程及其性能,并对其进行了组织结构与强韧化机理分析.分析表明,该材料具有高强度、高塑性和优良的工艺性,可满足少片簧材料的各项性能要求.台架试验表明,50CrMnVA钢制少片簧的台架疲劳寿命是技术标准要求的数倍,最高达70万次以上;道路试验表明,50CrMnVA钢制少片簧可满足重型汽车使用要求.     

汽车轻量化发展下的钢铁技术应用

对美国、欧洲、日本和中国等主要汽车生产国中的汽车轻量化发展政策推进历程和中国近期的汽车企业与研究机构的合作情况进行了介绍。分析了汽车车身用钢强度分布和以日本新日铁住金及韩国浦项为代表的双相钢、TWIP钢、马氏体钢等先进超高强度钢产品的研发动态,介绍了日本神户制钢开发的汽车轻型化异材连接技术和中国汽车企业采用热成形钢替代原有材料实现汽车轻量化的应用情况。对未来超高强度钢的应用比例、车身减重与结构性能结合的多目标优化发展趋势进行了探讨。     

热成形钢及热冲压零件的氢致延迟断裂

超高强度钢的开发和应用是汽车轻量化和提高安全性的重要途径,1500 MPa及更高强度的高性能热成形钢的开发和应用是关键,超高强度热成形钢及热冲压零件的氢脆风险必须要重视并且避免.介绍了氢脆现象的发现、氢脆的概念、氢脆的机理,并试图用氢致局部塑性增加及晶界脱聚相结合的机制来解释热成形钢的氢脆开裂现象,进而综述了抑制氢脆的...     

高强度工字钢梁腹板抗剪性能试验

为了充分利用高强钢的高强度特性,设计了4片采用Q420qD高强度腹板的焊接工字钢梁,并采用跨中单点加载的形式进行抗剪性能试验研究。分析了腹板高厚比、翼缘约束效应、剪跨比等关键参数对高强度工字钢梁抗剪性能的影响规律,研究了高强度Q420qD腹板的抗剪极限承载能力及剪切破坏机理,并验证建议理论模型的正确性与腹板抗剪承载力计算公式对高强度钢梁的适用性。研究结果表明:试验梁在腹板弹性剪切屈曲后均形成了拉力带,充分发挥了屈曲后强度,最终形成框架机构;基于试验结果确定了高强度工字钢梁腹板的拉力带分布形式与破坏框架模型,其可作为高强度工字钢梁腹板的剪切失效理论模型;采用较大的翼缘相对腹板刚度,可提供更强的剪切抗力,理论计算时应计入翼缘对腹板的约束效应,试验与理论计算的对比分析结果验证了高强度工字钢梁翼缘对腹板约束系数的合理取值应为1.25,理论模型与计算公式适用性强;随着剪跨比的增大,试验梁的腹板屈曲后强度均充分发展,但试验梁在弹性屈曲后的腹板面外变形明显减小,仅在临近剪切极限强度时腹板面外变形呈不收敛增长,因此高强度腹板设计时应兼顾腹板面外屈曲变形的控制与腹板屈曲后强度的有限利用,保证高强钢桥使用阶段的安全可靠。     

汽车零件用高强度钢板的高应变变形

研究应变速率对钢板变形行为的影响,是为了找到一种具有最佳微观组织的钢,并将其应用于汽车防撞类零部件,例如汽车的前端梁。与具有相同静态屈服强度的其他钢种相比,双相钢在动态变形过程中能吸收更多的能量。双相钢中奥氏体相体积分数的增加会破坏其动态变形性能。碰撞试验零部件的有限元分析结果也同样表明了双相钢具有优异的性能。     

基于原子力显微镜的沥青微观损伤机理分析

为揭示微观尺度下沥青的损伤机理,采用原子力显微镜（AFM）对基质沥青及SBS改性沥青进行了测试分析。首先设计了一款AFM原位拉伸试验装置;然后,结合AFM原位拉伸试验测试了拉伸荷载作用下沥青表面不同微观结构及其力学性能;基于形貌测试结果和ABAQUS软件建立了沥青的二维有限元模型,分析了拉伸荷载作用下沥青表面的应力分布;最后,结合AFM测试结果和有限元模拟结果分析了沥青的微观损伤机理。研究结果表明：所研究的基质沥青表面存在3种微观结构,即蜂状结构、蜂壳结构和间隙结构,SBS改性沥青无明显蜂壳结构;间隙结构抗变形能力最弱,蜂状结构抗变形能力最强;SBS改性剂的加入降低了沥青表面的应力,且使应力分布更均匀;拉伸荷载作用下,沥青表面会出现相分离,随着荷载增大相分离现象加剧,相分离出现在沥青表面应力最大处;拉伸荷载作用下沥青的损伤演化过程中,沥青应力较大的间隙结构首先出现相分离,随着荷载增加,相分离不断加剧直至微裂纹产生。     

Sheet metal forming simulation considering die deformation

Due to environmental concerns and safety regulations in the automotive industry, the development of strong and lightweight cars has been a hot issue in the last decade. One solution for this purpose would be to use high-strength steel (HSS) and advanced high-strength steel (AHSS). These materials can make the car lighter while maintaining the crash resistance of the vehicle. HSS and AHSS have more resistance force in the die structure compared with conventional steel due to their higher yield and tensile strength and thus, these materials have a greater effect on die deformation during the sheet metal forming process. As a result, die deformation can affect the blank sheet’s drawn pattern, strain, and stress as well as springback. This study presents a sheet metal forming simulation that considers die deformation. The simulation process was compared with conventional simulation methods. Our results indicate that the sheet metal forming simulation with die deformation consideration provides useful information on the die structure as well as formability and springback.     

有黏结预应力CFRP筋混凝土梁试验及非线性分析

通过6根梁试件的单调加载静力试验,对有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、位移延性以及变形特性等进行了较系统的研究,并利用ANSYS软件对试验梁进行了非线性有限元分析。研究结果表明:有黏结预应力CFRP筋混凝土梁受力性能良好,具有较大的位移延性和变形能力;按配筋率的不同,梁试件的破坏模式分为受拉破坏和受压破坏2种;随着配筋率的增大和张拉控制应力的提高,有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的位移延性有所降低;和非预应力配筋为钢筋的梁试件相比,非预应力配筋为玻璃纤维塑料(GFRP)筋的梁试件的位移延性和变形能力稍低;典型试件的有限元计算值和试验值吻合良好。     

钢纤维特性对UHPC轴拉性能与弯拉性能的影响及对比研究

为定量地研究钢纤维特征参数对超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）受拉性能的影响规律,现对同一纤维体积掺量（2%）下不同纤维长径比（59~100）、不同纤维类型（端钩型与平直型）及无钢纤维的UHPC试件分别开展了轴拉试验与四点弯拉试验。通过选取拉伸全曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量地分析了UHPC拉伸过程中的轴拉性能与弯拉性能,并对2种拉伸试验下的初裂强度与峰值强度进行了对比与分析,最后利用ABAQUS软件对2种拉伸全曲线进行了有限元倒推分析。研究结果表明：①随着一定范围内的纤维长径比的增加,与轴拉试验相比,UHPC试件的拉伸强度和拉伸韧性在弯拉试验中提升得更明显;②无论是端钩型还是平直型纤维试件,轴拉应变达到3 000×10^-6时的应力均高于7 MPa,且大弯拉变形状态下的强度均仍为弯拉初裂强度的1.17~2.43倍;③有无钢纤维对UHPC轴拉性能与弯拉性能均具有不同程度的裂后增强效果,其中后者优于前者;④在UHPC结构设计中可用考虑尺寸效应修正后的弯拉初裂强度来估算轴拉初裂强度,且扣除纤维取向的影响后,基于ABAQUS有限元软件倒推输入的三折线轴拉本构与实测的轴拉本构基本相符。     

缓冲型防落梁钢圈限位装置力学性能试验

经合理设计的防落梁限位装置可以有效减小地震发生时桥梁上、下部结构间的相对位移，阻止落梁破坏的发生，而明确限位装置力学性能是对其进行合理设计的必要前提。为探明缓冲型防落梁钢圈限位装置的滞回性能和破坏模式，并提出极限位移和极限承载力的计算方法，制作了6个试件进行拟静力试验研究。分析了钢材种类、限位装置截面高度h和直线段长度a等设计参数对其力学性能的影响，试验结果表明：①在初期的加、卸载过程中，试件以弯曲变形为主，刚度及承载力低。由于弧段部位过早出现塑性，卸载后出现永久性变形；试件在反复加载过程中，累计塑性变形增加，后期以拉伸变形为主，刚度大。试件达到最大承载力后，发生颈缩、断裂破坏，最终丧失承载能力。②分析试件圆弧段测得的应变，加载初期内侧受拉，外侧受压；随着位移的增加，弧段外侧达到最大压应变后，试件被拉直，中性轴偏离截面形心；破坏时，试件各部位均出现较大的拉应变。③参数a对试件启动限位功能时机影响较大，对试件初期刚度几乎没有影响；参数h增加时，承载力的增长速率、初期刚度以及最大承载力均增加，但对位移影响较小；改变钢材种类对承载力影响较大，对位移影响较小。在试验研究的基础上，提出了该类限位装置的极限承载力与极限位移计算公式，并验证了计算公式的有效性。     

混凝土构件局部开口后钢筋和混凝土变形性能试验研究

该文介绍了混凝土构件局部开口后钢筋和混凝土变形性能的试验。桥梁静载试验中为准确测试混凝土构件受拉区域的应变,通常需要将混凝土局部凿除,以便在钢筋的表面粘贴应变片。为验证这种方法测试的构件受拉区域应变是否准确,试验在预制全预应力混凝土梁下缘粘贴钢筋应变片和混凝土应变片,比较同一试验工况下两者之间的应变,同时结合有限元模型计算结果,判断混凝土局部凿除对钢筋应变的影响。     

大跨径钢桥箱梁面板下梯形加劲肋参数变化对铺装层应力的影响分析

大跨径钢桥面层铺装常见的破坏类型之一是铺装层表面拉应变过大引起的铺装层纵、横向开裂,这是与钢箱梁正交异性面板的加劲肋设计与布置密切相关的。本文将正交异性钢桥面板、铺装层作为整体建模,借助有限元分析软件详细研究了钢桥面板下梯形加劲肋三参数变化对铺装层表面变形的敏感性,并进一步从铺装材料模量变化和不同的荷位分布两方面分析了铺装层表面的横向拉应力分布规律,得到了一些有益的结论,以期为大跨径钢桥桥面铺装设计、桥面铺装层破坏指标的确定和钢桥面系结构刚度设计提供有益的参考。     

斯太尔铸钢桥壳摩擦焊接工艺的探讨和应用

介绍斯太尔铸钢桥壳采用摩擦焊接工艺以及这种工艺的接头设计因素、主要技术参数调试、工艺过程和工艺条件,生产中摩擦焊缝的质量检验和质量控制方法。通过批量生产实践证明,斯太尔铸钢桥壳采用摩擦焊接工艺的生产效率高,产品质量好,焊接性能稳定,成本低。     

钢波纹管涵洞力学性能现场试验研究

柔性、高强度的钢波纹管涵洞,不仅具有优良的适应地基与基础变形的能力,而且具有自重轻、运输方便、施工简单且施工工期短、造价低、对地基扰动小、对基础要求较低等优点,还具较强的抗拉、抗剪和抗疲劳能力,故其具有较为广泛的应用前景。文章通过对钢波纹管涵洞进行野外现场测试,从不同的角度研究了其力学特征,结果表明:钢波纹管涵洞的管顶、管侧沿着波形(断面)方向呈现出不同的应力应变变化趋势,波峰和波谷处以及内侧和外侧、切向和轴向的应力应变呈现出管顶与管侧相反的拉压变化规律。     

初始偏位梁式桥墩柱力学性能分析

对于中小跨径梁式桥,墩高较大且墩柱数量较多,施工过程中墩柱偏位现象时有发生.围绕墩柱初始偏位,归纳墩柱偏位出现类型,分析其内力分布特征,并以某墩柱偏位超限高墩连续梁桥为例,建立全桥杆系结构与墩柱实体结构有限元模型,分析墩柱偏位超限对主梁、墩柱的内力、变形及稳定性的影响.结果表明:从理论上,墩位偏位后将产生附加的弯矩、剪...     

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥极限承载力分析

针对大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥在变形、失稳破坏期间产生的材料和几何非线性特性,对这种桥型的非线性分析理论和分析方法进行了研究,并以宜万线上某大桥为例,进行了静力荷载作用下的极限承载力分析;此外,对该桥的刚度问题、设计荷载下的应力控制区域等问题进行了研究。研究结果表明,钢管混凝土肋拱具有较好的弹塑性性能和较高的承载能力。