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耐高温不锈钢管的研制

耐高温不锈钢管的研制    耐高温不锈钢材隔离纸是用于不锈钢薄板材冷轧工艺中的一种功能性保护纸,冷轧温度高达180~200℃。研究表明,通过添加耐温助剂,同时优化纤维原料种类与打浆工艺,抄造出物理性能优良的不锈钢耐高温隔离纸,符合不锈钢加工工艺的要求。 随着近些年来不锈钢在建筑结构工程中日益广泛的应用,具有良好力学性能的不锈钢管混凝土柱正越来越受到研究者们的广泛关注。因此深入研究不锈钢管混凝土柱的力学性能和设计方法非常重要。本文对不锈钢管混凝土柱的耐火性能进行了研究。采用有限元模型对影响不锈钢管混凝土柱耐火极限的各因数进行了参数分析,具体参数包括火灾荷载比、长细比、截面尺寸、不锈钢和混凝土的材料性能等。用桥式试样研究了接触压力、微动幅度、温度、循环次数、高低周载荷幅值比等参数对微动疲劳寿命影响。结果表明拉应力和法向压力均影响微动疲劳寿命。当拉应力较大时,微动疲劳寿命(FFL)与普通疲劳寿命(PFL)相差不大,法向压力的影响不明显;拉应力较小时,FFL显著低于PFL,且法向影响显著。FFL随法向压力增加而降低,但当超过200MPa后,反而提高。高低周幅值比的增加,FFL大幅度降低。当幅值比为0.125,从室温到450℃,PFL持续降低。而FFL从室温到200℃降低幅度较大,在300℃左右恢复,随后又降低。研究表明FFL的恢复是微动表面形成了防护性釉质层的结果。 结果表明,火灾荷载比、构件长细比以及截面尺寸对构件的耐火极限有重要影响,而其他因素,包括不锈钢和混凝土的强度以及截面含钢率等,对构件的耐火极限影响较小。进行了足尺圆形和方形不锈钢管混凝土柱在轴心荷载和按ISO834标准升温曲线进行升温的火灾共同作用下的试验研究。试验参数包括火灾荷载比、截面尺寸等。试验得到了不锈钢管混凝土柱轴向变形-时间曲线、截面特征点的温度-时间曲线、试件的破坏形态以及耐火极限等结果。通过对试验结果的分析,研究了试验参数对试件破坏形态和耐火极限的影响。试验结果表明,不锈钢管混凝土柱具有较好的耐火性能,其耐火极限受火灾荷载比和截面尺寸影响较大。用建立的有限元分析模型,对按ISO834标准升温曲线进行升温的火灾作用下的不锈钢管混凝土柱的破坏形态,变形特征,内力、应力、应变、钢管和混凝土之间的接触应力等参数随时间变化的规律进行了深入的剖析。在此基础上,进一步对构件的破坏机理进行了研究。采用热力相继耦合的分析方法,建立了不锈钢管混凝土柱在轴心荷载和高温共同作用下的有限元分析模型。模型考虑了材料非线性和几何非线性、钢管和混凝土不同的热工性能及其在接触界面上的接触热阻和相互作用、初始缺陷以及非理想化边界条件等因素的影响。采用收集到的以往的相关试验数据和本文的试验结果对模型进行了验证,对比分析表明,采用该有限元模型进行温度场分析和热力学分析,结果具有较高的准确性。
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