基于微观损伤断裂机理的高强钢材焊接空心球节点力学性能研究

基本信息
批准号:51578045
项目类别:面上项目
资助金额:69.00
负责人:邢佶慧
学科分类:
依托单位:北京交通大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:姜兰潮,刘智敏,夏春雨,吕梦宁,李彦宇,马瑞珍,田艳,丁晓东
关键词:
焊接球节点刚度承载力高强钢材微观断裂
结项摘要

The use of high strength steel materials has been more and more popular in large-span space structures. As the most important component in the space structure with the action of connecting members and transferring loadings, the design of joint is really a significant and difficult problem. In this project, performance of material, weld connection as well as joint are all investigated one after another to obtain the mechanical behavior of welded hollow spherical joints made of high strength steel. In order to achieve this goal, the relationship between micromechanics-based fracture theory and macro mechanical properties of joint is established, and both numerical simulation and experimental methods are employed hereby. First, monotonic tensile and electron microscopic tests will be carried out on a series of material specimens, extracted from base metal, welding seam and heat-affected zone of hot press molding Q460 high strength steels respectively, to build the strain-stress relationship and calibrate the parameters of the micromechanical fracture model; Then tensile experimental investigation on the T-shape welded connections of CHS members and end plate will be performed to develop precise numerical simulation method and validate the micromechanical fracture model; In addition, FEM. parameter analysis introducing micromechanics-based failure criterion will be performed on high strength welded hollow spherical joints, considering unidirectional axial loadings, bidirectional axial loadings, three-dimensional axial loadings as well as the combination loadings of axial force and bending moment, accompanying with a series experiments on behavior of joints. At last, the failure mechanism of high strength welded hollow spherical joints will be presented. The reasonable calculation formulas of the ultimate bearing capacity and of joints will be put forward. The mathematical description of nonlinear joint stiffness with clear physical meaning will be derived. Design suggestions on high strength welded hollow spherical joints will also be proposed. Research results of this project will apply scientific proof and technical support to the development or revision of technical specification for large span space structures.

高强钢材在大跨空间结构中应用日渐增多,而节点作为连接杆件、传递荷载的关键,将是高强大跨空间结构的设计重点和难点。本项目以高强钢材焊接空心球节点为研究对象,将钢材微观损伤断裂机理和节点宏观力学性能相联系,结合试验与精细化数值分析手段,从材料、焊缝连接和节点三个层面渐次开展研究工作。通过单向拉伸和电镜扫描试验,获取Q460热压成型、焊缝熔敷金属和热影响区钢材应力-应变关系和微观断裂预测模型参数;以T型钢管-端板焊接接头轴心和偏心受拉性能试验,探索高精度有限元建模方法和校验微观损伤断裂预测结果;分别进行单向轴力、双向轴力、轴力与弯矩共同作用以及空间多向等受力状态下的节点性能试验和参数分析,探索高强焊接空心球节点损伤破坏机理,提出准确、合理的静力承载力设计公式,建立有明确物理意义的节点刚度数学描述,并给出实用构造建议。项目成果将为未来大跨空间结构设计规范的修订提供有力科学依据和技术支撑。

项目摘要

高强钢材在大跨空间结构中应用日渐增多,而节点作为连接杆件、传递荷载的关键,将是高强大跨空间结构的设计重点和难点。本项目以高强钢材焊接空心球节点为研究对象,将钢材微观损伤断裂机理和节点宏观力学性能相联系,结合试验与精细化数值分析手段,从材料、焊缝连接和节点三个层面渐次开展研究工作。通过单向拉伸和剪拉性能试验,获取Q460钢板母材、焊缝熔敷金属和热影响区钢材应力-应变关系和微观断裂预测模型参数;以T型钢板对接接头、钢管-端板焊接接头轴心和偏心受拉性能试验,探索高精度有限元建模方法和校验微观损伤断裂预测结果;分别进行单向轴力、双向轴力、轴力与弯矩共同作用以及空间多向等受力状态下的节点性能试验和参数分析,探索高强焊接空心球节点损伤破坏机理,提出准确、合理的静力承载力设计公式。项目成果将为未来大跨空间结构设计规范的修订提供有力科学依据和技术支撑。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
2

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

DOI:
发表时间:2020
3

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

DOI:
发表时间:2017
4

基于非线性接触刚度的铰接/锁紧结构动力学建模方法

基于非线性接触刚度的铰接/锁紧结构动力学建模方法

DOI:10.19447/j.cnki.11-1773/v.2021.06.005
发表时间:2021
5

SRHSC 梁主要设计参数损伤敏感度分析

SRHSC 梁主要设计参数损伤敏感度分析

DOI:
发表时间:2014

邢佶慧的其他基金

批准号:50608002
批准年份:2006
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51878029
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

高强度结构钢焊接节点断裂性能应变时效敏感性研究

批准号:51908306
批准年份:2019
负责人:杨怡亭
学科分类:E0804
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于细观机制的建筑用铸钢材料断裂模型与铸钢节点失效机理

批准号:51708417
批准年份:2017
负责人:闫伸
学科分类:E0804
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
3

考虑剪切效应的钢结构焊接节点超低周疲劳断裂微观机制与预测模型

批准号:51608487
批准年份:2016
负责人:黄学伟
学科分类:E0804
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

火灾下相贯焊接钢管节点力学性能和破坏机理研究

批准号:51378233
批准年份:2013
负责人:高飞
学科分类:E0804
资助金额:80.00
项目类别:面上项目