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      耐高溫不銹鋼管的研制

      耐高溫不銹鋼管的研制    耐高溫不銹鋼材隔離紙是用于不銹鋼薄板材冷軋工藝中的一種功能性保護紙,冷軋溫度高達180~200℃。研究表明,通過添加耐溫助劑,同時優化纖維原料種類與打漿工藝,抄造出物理性能優良的不銹鋼耐高溫隔離紙,符合不銹鋼加工工藝的要求。 隨著近些年來不銹鋼在建筑結構工程中日益廣泛的應用,具有良好力學性能的不銹鋼管混凝土柱正越來越受到研究者們的廣泛關注。因此深入研究不銹鋼管混凝土柱的力學性能和設計方法非常重要。本文對不銹鋼管混凝土柱的耐火性能進行了研究。采用有限元模型對影響不銹鋼管混凝土柱耐火極限的各因數進行了參數分析,具體參數包括火災荷載比、長細比、截面尺寸、不銹鋼和混凝土的材料性能等。用橋式試樣研究了接觸壓力、微動幅度、溫度、循環次數、高低周載荷幅值比等參數對微動疲勞壽命影響。結果表明拉應力和法向壓力均影響微動疲勞壽命。當拉應力較大時,微動疲勞壽命(FFL)與普通疲勞壽命(PFL)相差不大,法向壓力的影響不明顯;拉應力較小時,FFL顯著低于PFL,且法向影響顯著。FFL隨法向壓力增加而降低,但當超過200MPa后,反而提高。高低周幅值比的增加,FFL大幅度降低。當幅值比為0.125,從室溫到450℃,PFL持續降低。而FFL從室溫到200℃降低幅度較大,在300℃左右恢復,隨后又降低。研究表明FFL的恢復是微動表面形成了防護性釉質層的結果。 結果表明,火災荷載比、構件長細比以及截面尺寸對構件的耐火極限有重要影響,而其他因素,包括不銹鋼和混凝土的強度以及截面含鋼率等,對構件的耐火極限影響較小。進行了足尺圓形和方形不銹鋼管混凝土柱在軸心荷載和按ISO834標準升溫曲線進行升溫的火災共同作用下的試驗研究。試驗參數包括火災荷載比、截面尺寸等。試驗得到了不銹鋼管混凝土柱軸向變形-時間曲線、截面特征點的溫度-時間曲線、試件的破壞形態以及耐火極限等結果。通過對試驗結果的分析,研究了試驗參數對試件破壞形態和耐火極限的影響。試驗結果表明,不銹鋼管混凝土柱具有較好的耐火性能,其耐火極限受火災荷載比和截面尺寸影響較大。用建立的有限元分析模型,對按ISO834標準升溫曲線進行升溫的火災作用下的不銹鋼管混凝土柱的破壞形態,變形特征,內力、應力、應變、鋼管和混凝土之間的接觸應力等參數隨時間變化的規律進行了深入的剖析。在此基礎上,進一步對構件的破壞機理進行了研究。采用熱力相繼耦合的分析方法,建立了不銹鋼管混凝土柱在軸心荷載和高溫共同作用下的有限元分析模型。模型考慮了材料非線性和幾何非線性、鋼管和混凝土不同的熱工性能及其在接觸界面上的接觸熱阻和相互作用、初始缺陷以及非理想化邊界條件等因素的影響。采用收集到的以往的相關試驗數據和本文的試驗結果對模型進行了驗證,對比分析表明,采用該有限元模型進行溫度場分析和熱力學分析,結果具有較高的準確性。
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