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。     

18CrNiMo7-6钢韧脆转变温度的研究

对热处理后的齿轮钢18CrNiMo7-6进行低温(-60~0℃)夏比冲击试验,利用Boltzmann函数拟舍得到冲击功、侧膨胀值与温度的关系曲线,结合断口形貌简要分析了该材料在脆性及韧性条件下的断裂行为,并获得脆性断面率50%所对应的试验温度(即FATT50)。结果表明:18CrNiMo7-6钢韧脆转变温度区间为-30℃~-20℃,0℃下的断口微观形貌为韧窝状,随着温度降低,逐渐变成解理形貌,且发现原材料的组织偏析会使材料的冲击韧性变差。     

低温下铁道钢轨钢材冲击韧性与断裂韧性的关系分析

依据钢轨钢材系列低温冲击试验和断裂韧性试验的结果,参照目前已有的钢材冲击韧性与断裂韧性之间的关系,对钢轨钢材冲击功AK与其断裂韧度KIC之间的关系进行回归分析,得到了AK与KIC之间的关系式.根据弹塑性断裂力学理论,推导出了钢轨钢材冲击功AK与裂纹尖端张开位移CTOD临界值δC和J积分临界值JIC之间的关系式,为通过简单经济的冲击试验来预测钢轨钢材的断裂韧性提供了一种方法.     

40CrNi2MoV钢时效后冷脆转变温度测试研究

对新研制的螺栓材料４０ＣｒＮｉ２ＭｏＶ钢经时效后，进行了冷脆转变温度的测试研究。结果表明，经时效后，其冷脆转变区域与原始状态材料的冷脆转变区域基本相同，但试验的冲击韧性降低。冲击性能下降的原因在于时效过程中，沿晶界或亚晶界有线状析出物出现。研究结果认为，在本文试验条件下，时效过程是在４０００ｈ以前完成的，因此时效时间继续增加，冲击吸收功的变化并不明显。     

14MnNbq,16Mnq钢及其焊接冲击韧性CVN试验研究

为全面了解铁路钢桥用材料的冲击韧性,对常用桥梁钢14MnNbq和16Mnq钢各种板厚的母材以及焊缝、熔合线试样进行系列温度冲击试验。对702个CVN冲击试验数据应用对数数学分析模型进行回归,得到桥梁钢和焊缝的通用计算表达式。研究结果表明:两种钢材的冲击韧性为三个区域带,即14MnNbq钢母材、14MnNbq钢焊缝和熔合线、16Mnq母材和焊缝;三个带的转脆起始温度依次为-30℃,-10℃和10℃;冲击功上台阶依次约为200J,150J和100J。     

钢结构厚板对接焊缝低温冲击韧性试验研究

目前,国内建筑物在不断地超高层化以及超大型化,使得钢结构厚板的应用越来越广泛。厚度增大导致焊缝焊接热影响增大,同时焊缝的缺陷敏感性也相对更加显著,这些因素使得钢厚板焊缝韧性性能变差,特别是在低温环境中更加明显。因此,有必要研究钢厚板对接焊缝的低温冲击韧性。对150 mm厚钢板对接焊缝进行了低温下的冲击韧性试验研究,结果显示焊缝区和热影响区的冲击韧性均随温度降低而降低,而且热影响区的冲击韧性沿板厚度方向随表面到中心的位置变化而降低,这和母材的规律一致,但数值相对母材有所降低。同时,利用Boltzm ann函数对试验结果进行拟合分析,得到其韧脆转变温度及变化规律。试验结果表明:钢结构特厚板对接焊缝有较明显的低温脆性特征,要引起足够重视。     

QT400-18AL球铁细晶强韧化热处理工艺研究

采用正交试验分析了温度、保温时间和冷却速率对QT400-18AL低温冲击韧性和抗拉强度的影响,研究了Cr等强碳化物元素导致其低温冲击韧性下降的机理,并采用热处理技术降低晶界偏析并提高晶粒度等级,从而提升材料的低温冲击韧性和抗拉强度。结果表明:Cr等强碳化物形成元素超标,使韧性大幅降低。通过超高温均匀化退火,低温冲击韧性在提升的同时晶粒粗大导致抗拉强度有所下降。采用细晶强韧化热处理工艺可以同时提升抗拉强度和低温冲击韧性。     

Q500qE高性能桥梁钢断裂韧性CTOD试验研究

针对不同厚度规格的Q500q E高性能桥梁钢母材和焊接接头,在不同温度条件下进行了断裂韧性CTOD试验,旨在系统研究Q500q E高性能桥梁钢母材及其焊接接头的断裂抗力随温度的变化规律。试验结果表明:随着温度的降低,32和44 mm板厚Q500q E母材的断裂韧性变化不大,但60 mm板厚Q500q E母材的断裂韧性在温度降至-40℃以下后,有较大幅度的降低;各种板厚的Q500q E焊缝的断裂韧性都比母材低;随着温度的下降,Q500q E焊缝的断裂韧性大幅降低,特别是44和60 mm板厚Q500q E焊缝。说明Q500q E焊缝的抗断性能,尤其是低温抗断性能比母材要差很多。评定结果表明:除60 mm板厚Q500q E母材-50℃时的CTOD值外,其它各种板厚Q500q E母材的CTOD值均在失效评定曲线FAD图的可接受区域内,其断裂韧性值是合格的;32,44,60 mm板厚的Q500q E焊缝,仅有常温及32 mm板厚在-20℃的断裂韧性是合格的,与母材相比,Q500q E焊缝的低温抗断性能较差。所以,对于Q500q E高性能桥梁钢需要进一步加强对焊缝性能的改善研究。     

42CrMo低温冲击韧性研究

通过在-100℃~20℃范围内测量42CrMo材料Ⅴ型缺口冲击功,研究了该材料的低温性能。试验结果表明,随着温度的下降,冲击功随之降低,且在-70℃~-30℃之间冲击功下降最为明显。从断口形貌分析和Boltzmann曲线拟合得知,42CrMo的韧脆转变温度约为-50℃,上平台功约为100 J,下平台功约为20 J。     

钢纤维混凝土力学性能和弯曲韧性研究

为研究钢纤维混凝土的力学性能、弯曲韧性及最优钢纤维掺量,进行掺量为25、30、35、40 kg/m3的4组(每组15根)钢纤维混凝土切口梁试验。通过对荷载-挠度变化规律曲线分析,发现钢纤维掺入对混凝土开裂后的力学性能、弯曲韧性有显著提高,开裂后荷载二次峰值较初裂荷载最大提高了41.5%;基于CECS 13∶2009标准,分析钢纤维混凝土的能量吸收和弯曲韧性比,获得单位质量钢纤维能量吸收与钢纤维掺量的曲线关系,并推导弯曲韧性比与钢纤维掺量间的关系式,结果认为掺量为36 kg/m3时钢纤维能够最大程度发挥其弯曲韧性作用。     

高速铁路钢桥的低温脆性断裂评估

基于断裂力学理论,提出采用损伤容限法的高速铁路钢桥低温脆性断裂评估方法。采用Euoro-code3确定正交异性板钢桥面的有效宽度和等效疲劳应力幅,应用断裂力学的Paris公式计算疲劳裂纹扩展速率,按照同时考虑脆性断裂和塑性屈服断裂影响的R6破坏模式确定设计应力强度因子,根据裂纹的长度、冲击功和转变温度确定含裂纹钢板在不同温度下的断裂韧性,并考虑板厚对冲击功的影响,桥梁结构中焊接残余应力、列车速度、钢板弯曲成型等因素对钢桥低温脆性断裂的影响。该方法适用于无试验条件确定含裂纹钢板低温断裂韧性情况下的低温脆性断裂评估,也可用于钢桥的疲劳强度降低程度、使用寿命内检查次数和焊缝修补次数的确定。应用此方法对欧洲某高铁钢桥的钢横梁下翼缘进行-40℃条件下的低温脆性断裂评估结果表明,当列车速度大于150km.h-1且钢横梁、钢吊杆等局部构件活载应力在70MPa以上时,等效降温已经达到-5℃以上,此时必须考虑列车速度对其脆性断裂的影响,而对应变速率小于0.002 5s-1的构件可以不考虑列车速度对脆性断裂的影响。     

CTOD与BS7910结合的桥梁钢断裂韧度评定方法

针对应用裂纹尖端张开位移(CTOD)评判指标评定桥梁钢和焊接接头的断裂韧性时缺少依据的问题,提出将CTOD试样的单边疲劳预裂纹作为缺陷,运用BS7910《金属结构缺陷可接受性评定方法指南》的失效评定曲线对桥梁钢的CTOD值进行评定。具体方法是根据对应桥梁钢CTOD试验温度下的单轴拉伸应力—应变曲线,得到桥梁钢真应力—真应变曲线,然后按照BS7910的2B级评定方法得到桥梁钢的CTOD的失效评定曲线,最后根据桥梁钢的CTOD值在失效评定曲线图上所处的位置对其合格性进行评定。应用该方法对某大跨度斜拉桥用50,60和100mm厚的S420ML桥梁钢进行评定,结果表明,这3种厚度的S420ML桥梁钢的CTOD值均在失效评定曲线图中可接受区域内,它们的断裂韧度均为合格。     

室温下高速车轮钢断裂韧性与冲击韧性的关系

通过紧凑拉伸(CT)实验,测试不同热处理条件下高速车轮钢的室温断裂韧性;在具有不同断裂韧性的CT试样上取样,制成标准夏比V型冲击试样,在室温下对冲击试样进行冲击实验,并对其断裂韧性、冲击试样的断口和显微组织进行观察和分析.结果表明:室温下该车轮钢的断裂韧性和冲击韧性呈线性关系,预裂纹加载断裂和缺口冲击断裂以解理断裂为主;车轮钢中的夹杂物主要为Ti (C,N),在室温条件下对该车轮钢的断裂韧性和冲击韧性基本没有影响.     

开口螺钉断裂的材料分析及工艺试验

制动夹钳单元中开口螺钉在高寒环境使用时发生断裂,对断裂的螺钉进行了断口分析,并对所使用2Cr13材料的热处理工艺进行了试验分析,检测不同温度下材料的冲击功,系统研究分析开口螺钉在低温下出现脆性断裂的原因并提出该零部件材料适用于低温的技术指标。     

B120型车体碰撞仿真研究

城轨车辆碰撞安全性设计是城轨车辆设计中一个重要问题。文章根据现代城轨车辆碰撞方面相关标准及数据,使用有限元仿真软件对不同速度下的B120型车体进行碰撞仿真计算,观察吸能装置及防爬装置的主要作用,考察整车防碰撞能力,以及防爬器的防爬性能和吸能能力。结果表明该型车体的结构设计完全符合技术协议的防碰撞要求,具有较高的合理性。     

滨北桥钢板及焊接接头质量标准研究

滨北线松花江公铁两用钢桁梁桥处严寒地区哈尔滨,设计最低温度为-43.1℃时,桥梁用结构钢Q370q E、Q420q E的各项力学性能指标在规范中没有规定,因此有必要开展钢板及焊接接头质量标准研究。根据断裂力学原理,以防断裂设计即结构材料所具有的断裂抗力Kc必须高于结构物所要求的最高断裂驱动力KI(KC≥KI)为理论依据,通过试验数据确定采用Q370q E、Q420q E高强度结构钢作为滨北桥的结构用钢,得出钢板焊缝的强度、韧性以及钢板的断裂抗力、焊缝冲击功等指标的设计限值及板厚与温度的变化关系,为确保滨北桥钢板及焊接接头技术指标的要求,提出焊缝的韧性与钢材强度的韧性相匹配原则。     

城轨车辆钩缓装置配置与头车前端底架的碰撞吸能区设计

为了提高车辆的被动安全性,需提高车辆前端结构的防撞能力,城轨车辆需满足2列空载列车相对速度25km/h的碰撞要求。主要阐述如何合理配置车辆钩缓装置中的前3级吸能结构能量,并通过ISIGHT软件,优化第4级吸能结构,即头车前端底架的碰撞吸能区,使车辆4级吸能结构能够合理有序变形,吸收更多能量。     

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。     

能量吸收方案对列车碰撞响应的影响

为了研究列车头车司机室吸能装置的行程、界面力及中间车钩缓冲装置的界面力对列车碰撞响应的影响,建立了列车碰撞纵向多体动力学模型,以2列完全相同的8节编组列车碰撞工况为例,对配置不同能量吸收方案的列车碰撞动态响应进行了分析和对比。研究结果表明:头车司机室吸能装置的行程存在最优值,在不超过最优值的前提下增加其行程可以减小碰撞后期各车辆的加速度;增加司机室吸能装置的界面力会使中间车辆加速度显著增大;同步减小各中间车钩缓冲装置界面力,会使中间车辆加速度增大;以递减式与向内递减式减小中间车钩缓冲装置界面力可以增加中间车端吸能量;递增式增大中间车钩缓冲装置界面力会增加司机室端部吸能量。