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鋁合金雨棚鑄鋼件修整加固方案一的分析
- 2020-04-25-

  前文我們解析了鋁合金雨棚鑄鋼件的一些問題,經過研究人員研究后給出兩套修整方案,本文我們就來了解下方案一的研究:

  覆鋼板或纏裹碳纖維布在開口上,避讓拉索與鑄鋼件連接,其中覆板擬采用20mm鋼板,碳纖維布擬采用SM340(340g)高彈型碳纖維片,計算模型釆用 SHELL63單元模擬,相交部位和鑄鋼件節點位移耦合。

  覆板與鑄鋼件采用小熱輸入量、小焊道、多道多層,多段連續焊連接;如采用碳纖維加固,則包裹位置位于圖6的覆板位置,采用XYL-6碳纖維膠粘結。

  1、計算結果及相關推論:

  在第1-2組荷載作用下(壓力),由于采用了鋼覆板,鑄鋼件較大變形由原來的1.41mm減小為1.004mm(減小幅度29%),米塞斯主應力由200MPa減小為155MPa(減小幅度22.5%),由此可以看出,抗壓覆板既能降低鑄鋼件的主應力又能有效減小變形;

  施工復雜,需要進行焊接,并且對焊工技術要求較高,對于焊接熱量造成的鋼材彈性模量下降的控制只能通過小熱輸入量、小焊道、多道多層多段連續焊的工藝手段控制,這相當于對鋁合金雨棚鑄鋼件進行了局部的二次熱處理。

  覆板的厚度由于鑄鋼件對焊接溫度的要求也有一定的限制,造成覆板上變形和應力較大,其中變形1.347mm,應力224MPa。雖然還在Q345鋼材彈性范圍內,但需要考慮其影響,盡可能使用細化晶粒的材質。

  高彈型碳纖維布的分析與覆板類似,由于纖維布的彈性模量高過鋼材接近2倍,強度接近5.5倍,其控制能力越好。

  高彈型碳纖維布的弱點是受外界侵蝕的影響以及粘結材料的可靠性不足,并且無法施加預緊力使兩者緊密接觸,共同變形。

  2、在第3-5組荷載作用下(拉力)

 ?。?)在第3-5組荷載作用下(壓力),由于采用了鋼覆板,鑄鋼件較大變形由原來的0.69mm減小為0.63mm(減小幅度9%),米塞斯主應力由148兆帕減小為130兆帕(減小幅度12%),由此可以看出,抗拉方面覆板既能降低鑄鋼件的主應力又能減小變形,但縮小的幅度不大。其余同抗壓情況;

 ?。?)高彈型碳纖維布在受拉后迅速推出工作,不起增益。

  3、方案結果

  考慮到鋁合金雨棚鑄鋼件本身需要調質處理,再次加熱焊接對鑄鋼件的影響無法判斷,故放棄覆板做法;碳纖維布用于混凝土加固方面已經較為成熟,但在市場內與鋼結構的粘結的實際工程不多,考慮到建筑雨棚的重要性,經多次研究終端不得以放棄該方案。下期我們對另一方案進行講解,敬請期待。

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