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基于盲孔法的高强焊接圆钢管表面残余应力试验研究

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建筑结构学报 2022年第10期43卷 332-342页

作者：赵卫平王振兴陈佳麟吴丽丽朱彬荣中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国电力科学研究院有限公司北京100192

为研究高强焊接圆钢管残余应力分布模式,基于盲孔法对21个高强焊接圆钢管的5个外表面、1个端部内表面纵向残余应力分布进行测量;对盲孔法应变释放系数A、B进行平面试验及平面有限元标定,验证有限元标定的可靠性;进行柱面有限元标定并依... 详细信息

为研究高强焊接圆钢管残余应力分布模式,基于盲孔法对21个高强焊接圆钢管的5个外表面、1个端部内表面纵向残余应力分布进行测量;对盲孔法应变释放系数A、B进行平面试验及平面有限元标定,验证有限元标定的可靠性;进行柱面有限元标定并依据形状改变比能修正法对试验测量结果进行塑性修正,提出埋弧焊接、高频焊接圆钢管外表面纵向残余应力分布模型。研究结果表明:柱面有限元模型可弥补应变计弧面形状造成的误差,与平面试验标定结果相比,对于截面规格为Ф325×8的埋弧焊接圆钢管标定系数A误差可达6.1%,对于截面规格为Ф356×10的埋弧焊接圆钢管,标定系数B误差可达5.0%;与平面有限元模型标定结果相比,由柱面标定得到的应变释放系数A随直径增大而减小、系数B随直径增大而增大,并逐步趋近于平面标定结果。沿着焊接方向1/4、1/2、3/4柱高截面最大纵向残余应力数值相近,最大残余拉、压应力分别为0.96f_(y)、-0.27f_(y)。高频焊接圆钢管端部内表面与外表面残余应力分布模式不同,外表面以残余拉应力为主且最大为0.46f_(y),内表面以残余压应力为主且最大为-0.37f_(y)。提出的纵向残余应力分布模型与实测数据吻合较好。

关键词：焊接圆钢管盲孔法塑性修正表面残余应力应变释放系数

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高强埋弧焊接圆钢管多层多道焊接数值模拟

哈尔滨工业大学学报 2022年第4期54卷 124-131页

作者：赵卫平王振兴纪强溪吴丽丽朱彬荣中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国电力科学研究院有限公司北京100192

为研究高强埋弧焊接圆钢管纵向残余应力分布规律及影响因素,考虑了高强钢材非线性物理材料属性和焊接过程中的相变潜热,以均匀热源模型模拟第一道次熔化极气体保护焊(GMAW)热源,以双椭球热源模型模拟第二、三道次埋弧焊(SAW)热源,通过... 详细信息

为研究高强埋弧焊接圆钢管纵向残余应力分布规律及影响因素,考虑了高强钢材非线性物理材料属性和焊接过程中的相变潜热,以均匀热源模型模拟第一道次熔化极气体保护焊(GMAW)热源,以双椭球热源模型模拟第二、三道次埋弧焊(SAW)热源,通过单元生死功能模拟焊缝生长过程,并在焊接荷载步间不断修正钢管与空气热传递的表面积,对3道次焊接工艺进行了热-结构耦合瞬态分析并根据拓展的有限元模型研究了焊接方向、道间温度、焊接速度对纵向残余应力分布的影响。与试验对比表明:有限元模型可对焊接纵向残余应力进行预测并为焊接工艺提供建议。高强埋弧焊接圆钢管纵向残余应力分布形式为:焊缝附近残余拉应力接近钢管屈服,随着距焊缝距离增大转变为残余压应力最大值后再次变为残余拉应力。焊接工艺建议:第一和第三道次焊接方向相同而第二道次反向,GMAW焊接速度为4 mm/s,SAW焊接速度为6 mm/s,在冷却时间成本可控范围内道间温度应控制在最低。

关键词：焊接圆钢管埋弧焊接残余应力有限元热-结构耦合

格构式钢骨-钢管混凝土构件轴压性能试验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2022年第1期49卷 57-66页

作者：王先铁李博凡侯新宇韩军科朱彬荣西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 中国电力科学研究院有限公司北京100055

以是否配置纵向加劲肋和格构式钢骨为主要变化参数,对4组共8个不同内部构造形式的钢管混凝土试件进行了轴心受压试验,对比分析了格构式钢骨-钢管混凝土构件和普通钢管混凝土构件的轴压性能.结果表明:与普通钢管混凝土试件相比,内配纵向... 详细信息

以是否配置纵向加劲肋和格构式钢骨为主要变化参数,对4组共8个不同内部构造形式的钢管混凝土试件进行了轴心受压试验,对比分析了格构式钢骨-钢管混凝土构件和普通钢管混凝土构件的轴压性能.结果表明:与普通钢管混凝土试件相比,内配纵向加劲肋试件的极限承载力提高了4.65%,内配格构式钢骨试件的极限承载力提高了10.53%,同时配置纵向加劲肋和格构式钢骨试件的极限承载力提高了21.12%.各组轴压试件的破坏形态基本一致,以整体失稳变形为主,伴随外钢管不同程度的鼓曲变形.格构式钢骨和内填混凝土在构件中形成小的“核心柱”,“核心柱”可延缓或抑制核心混凝土的裂缝发展,明显提高构件的承载能力和延性.利用有限元软件ABAQUS对格构式钢骨-钢管混凝土构件进行了轴心受压全过程数值模拟分析,明确了各部件的应力发展过程.提出了格构式钢骨-钢管混凝土构件的轴压承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合较好且总体偏于安全.

关键词：钢管混凝土格构式钢骨轴压试验有限元分析计算公式

HRB400E钢筋混凝土梁柱边节点的抗剪性能

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哈尔滨工业大学学报 2022年第10期54卷 20-30页

作者：赵卫平程倩倩李雪菡朱彬荣吴丽丽中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国电力科学研究院有限公司北京100192

为研究配置HRB400E钢筋混凝土梁柱边节点的抗剪性能,以混凝土强度、水平纵筋锚固方式、梁纵筋配筋率为主要研究参数,采用正交试验法设计了9个试件并完成了梁柱边节点的抗剪试验。试验结果表明:试件多发生梁端弯曲和核心区剪切破坏,但采... 详细信息

为研究配置HRB400E钢筋混凝土梁柱边节点的抗剪性能,以混凝土强度、水平纵筋锚固方式、梁纵筋配筋率为主要研究参数,采用正交试验法设计了9个试件并完成了梁柱边节点的抗剪试验。试验结果表明:试件多发生梁端弯曲和核心区剪切破坏,但采用弯折锚固方式可有效减少节点核心区裂缝数量;在本文3个研究参数中,混凝土强度对初裂时节点核心区剪切变形影响最大,混凝土强度等级越高初裂阶段的节点剪切变形角越小;水平纵筋锚固方式对极限状态时节点核心区剪切变形影响最大,当采用90°弯折锚固方式时节点的剪切变形角最小;梁纵筋配筋率对节点水平剪力影响最大,配筋率越大节点水平剪力越大。采用正交试验原理结合极差、方差数理统计理论对梁柱边节点抗剪性能影响参数进行分析可梳理出各因素的主次关系和变化趋势。

关键词：钢筋混凝土结构正交试验 HRB400E 梁柱边节点抗剪性能

高温后HSC粘结滑移基础参数测量与3D有限元数值模拟

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工程力学 2017年第4期34卷 177-186页

作者：赵卫平朱彬荣中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083 中国电力科学研究院北京100192

通过自行设计的装置测量了高温后粘结问题中的化学胶结力和摩擦系数,得出了它们随温度经历的变化规律。利用测得的基础参数定义了钢筋与混凝土界面的弹塑性库仑摩擦准则并将其植入有限元模型;采用面-面接触的接触单元模拟混凝土与钢筋... 详细信息

通过自行设计的装置测量了高温后粘结问题中的化学胶结力和摩擦系数,得出了它们随温度经历的变化规律。利用测得的基础参数定义了钢筋与混凝土界面的弹塑性库仑摩擦准则并将其植入有限元模型;采用面-面接触的接触单元模拟混凝土与钢筋界面的力学行为。模型通过对钢筋肋的显式离散实现了钢筋肋与混凝土间机械咬合作用的模拟。数值结果和试验数据的对比表明,该文提出的模型可以较好的模拟高温后带肋钢筋和混凝土之间的粘结滑移。最后,利用有限元模型对400℃温度经历拔出过程中的应力分布及裂缝的扩展进行了细致的研究。

关键词：粘结有限元分析高温拔出试验界面

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内配格构式钢骨钢管混凝土构件的抗弯性能

土木与环境工程学报（中英文） 2022年第5期44卷 165-176页

作者：王先铁庞亚红高欢韩军科朱彬荣谢川东西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 中国电力科学研究院有限公司北京100085

对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部构造形式不同的钢管混凝土试件进行受弯试验。结果表明:格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行数值模拟分析,模拟结... 详细信息

对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部构造形式不同的钢管混凝土试件进行受弯试验。结果表明:格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行数值模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上分析钢管径厚比、钢骨肢件间距、钢骨尺寸、钢骨及混凝土强度等对内配格构式钢骨钢管混凝土构件受弯性能的影响。结果表明:影响构件抗弯性能的主要参数为钢管径厚比、钢骨尺寸及钢骨强度;混凝土强度、钢骨肢件间距对其承载性能影响较小。采用中国规范对试件的抗弯承载力进行计算,采用中国规范、美国规范及欧洲规范对试件刚度进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明:中国规范对该类构件抗弯承载力的计算偏于保守;美国规范和欧洲规范对该类构件抗弯刚度的计算偏于保守,中国规范对抗弯刚度的计算误差较大。

关键词：格构式钢骨钢管混凝土受弯性能试验研究有限元分析

基于Copula函数的现场暴露混凝土寿命预测方法

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建筑材料学报 2017年第2期20卷 191-197页

作者：乔宏霞朱彬荣路承功兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050

针对基础工程中混凝土结构在现场暴露环境下的寿命预测问题,提出了1种基于Copula函数的多退化因素剩余寿命预测方法.先选取质量损失和超声声速作为关键退化因素,针对其不同退化轨迹,对实际采集数据进行退化建模,得到混凝土剩余寿命的边... 详细信息

针对基础工程中混凝土结构在现场暴露环境下的寿命预测问题,提出了1种基于Copula函数的多退化因素剩余寿命预测方法.先选取质量损失和超声声速作为关键退化因素,针对其不同退化轨迹,对实际采集数据进行退化建模,得到混凝土剩余寿命的边缘分布函数;再通过Copula函数建立各退化因素间的相关关系,将混凝土剩余寿命的边缘分布进行融合,得到其联合分布函数.结果表明:选择质量损失和超声声速这2个退化因素有助于建立混凝土在现场暴露环境下的退化模型,并得到其剩余寿命的边缘分布函数;基于Copula函数预测西宁市现场暴露环境下的混凝土使用寿命约225个月,损伤发展始于第180个月左右.

关键词：混凝土寿命预测现场暴露 Copula函数多退化因素可靠度

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腐蚀对架空输电线路铁塔承载力特性影响

有色金属科学与工程 2023年

作者：黄耀苏志钢朱彬荣陈云翔万涛庹祖雄中国电力科学研究院有限公司国网福建省电力有限公司电力科学研究院国家电网湖北省电力恩施市供电公司

为有效评估腐蚀对长期服役杆塔承载力特性造成的影响，采用扫描电镜、拉伸试验、轴压承载力试验和模拟仿真的方法，研究了不同腐蚀程度对杆塔构件腐蚀率、屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、弹性模量和杆塔构件承载力的影响。研究结果表... 详细信息

为有效评估腐蚀对长期服役杆塔承载力特性造成的影响，采用扫描电镜、拉伸试验、轴压承载力试验和模拟仿真的方法，研究了不同腐蚀程度对杆塔构件腐蚀率、屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、弹性模量和杆塔构件承载力的影响。研究结果表明：随着腐蚀程度的增加，杆塔构件屈服强度、抗拉强度、断后延伸率会呈非线性降低，而弹性模量基本不受腐蚀的影响。截面损失率越大，构件承载力越低，中间位置的腐蚀对构件的影响大于边部位置。

关键词：腐蚀程度架空输电线路承载力计算腐蚀率稳定系数

高温后带肋钢筋与混凝土黏结滑移关系预测模型

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建筑结构学报 2017年第12期38卷 114-121页

作者：赵卫平朱彬荣王丹中国矿业大学力学与建筑工程学院北京100083 中国电力科学研究院北京100192

提出了一种适用于高温后带肋钢筋与混凝土黏结滑移关系的预测模型。根据拔出试验的破坏特征,将黏结滑移关系曲线的上升段按混凝土开裂与否分为两个阶段,分别建立力学模型以揭示锥楔作用的黏结机制。结合国家标准建议的钢筋外形,归纳了... 详细信息

提出了一种适用于高温后带肋钢筋与混凝土黏结滑移关系的预测模型。根据拔出试验的破坏特征,将黏结滑移关系曲线的上升段按混凝土开裂与否分为两个阶段,分别建立力学模型以揭示锥楔作用的黏结机制。结合国家标准建议的钢筋外形,归纳了钢筋肋间距与直径之间的关系,提出了以肋间距为主要变化参数的高温后特征滑移,研究发现高温后黏结滑移关系曲线的下降段符合负指数函数衰减规律。除了高温作用对材性的影响之外,高温后界面滑移路径的改变也是影响黏结滑移关系的重要因素。与试验结果的对比表明,所提出的方法可对高温后配箍、短埋黏结试件的黏结滑移关系进行较准确的预测。

关键词：钢筋混凝土高温后黏结滑移锥楔作用弹性理论