承载结构（共9篇）
承载结构 篇1
一 、结构承载能力的设计概述
(1) 结构承载能力的设计方式:结构承载能力的设计方式可分为校准法, 定制设计法, 概率设计法, 容许应力设计法, 破坏强度设计法, 和极限状态设计法共七种。例如, 利用结构满足设计规定的某一功能要求的临界状态, 运用极限状态设计法, 根据极限状态方程对结构进行计算分析, 在对结构的可靠性, 安全性, 适用性, 耐久性等性质及其所涉及的基本变量, 设计基准期, 可靠或失败概率, 可靠指标等进行综合整理后, 方可落实。 (2) 家电结构承载能力的设计方式:家电的结构设计中对其承载能力的要求相对细腻考究, 例如现代生活中的已经较为普遍的空调器, 其主要功能是对房间的温度、湿度、洁净度等进行调节。
空调器根据不同的分类标准, 可以有很多种分类方式, 按照空调器系统的集中程度可分为集中式, 局部式和混合式;按照使用功能可分为单冷型和冷热两用型等;种类的繁多要求了其内部结构的不同化, 所以对于结构承载能力的要求就有所不同, 如图1所示。
二、物件结构承载力的检验标准
(1) 塑料件的检验标准:①目的:对塑料件来料进行和测试, 提供作业方法指导。②工具:卡尺 (精度大于0.2mm) 。打火机。③检查外观缺陷:眼睛与被测物相距30cm; 确认缺陷的时间在10秒内;允许在15至90度的范围内旋转;要求在60W日光灯下作业;矫正前后视力控制在1.0以上。④检验项目及要求:塑壳、外观、尺寸的测量。材质是否符合相关设计要求, 试装配合是否良好, 超声缝隙是否均匀一致, 焊接良好。对五金件尺寸和外观的检验等。通过抽样方式按照具体条件允许的抽样方案进行抽样检查。对来料检验完毕后, 应该在随机抽样一个塑料件对其承载能力进行测试, 根据不同塑料件所应用的方式不同, 塑料件按照相应规定检测承载力的极限状态是否与所给生产数据相近, 在小额度的误差范围内是被允许的, 确保无误后, 塑料件即可投入使用。 (2) 钣金件的检验标准:钣金件的检验方式和合格标准于塑料件不尽相同, 在检验过来料后, 对于钣金件本身承受能力的检验可以采用极限状态设计法, 即通过抽样抽取一个钣金样品, 对其本身结构所能承受的某一功能的临界状态, 在此状态下根据极限方程式算出承载值, 与资料中的承载数值对比, 如超出真实的承载值则钣金件不合格, 反之同理。
三、空调外壳的结构承载能力及设计方式
(1) 空调外壳结构分类。空调外壳多为塑料制品, 而塑料件的种类繁多可以根据不同含量、不同成分分成多种, 而各种塑料件的性能却不同, 根据每种塑料件所具有的特殊性能, 其用途就会大有不同, 比如, 六种常见塑料, PE, PP, PS, PVC, ABS, PA虽然都属于塑料, 但是性能各异, 所被应用的领域也就各有所属。PS是一种聚苯乙烯塑料, 容易着色、透明性好, 多用于制作灯罩、玩具、电器零部件, 它耐酸碱腐蚀, 但易溶于氯仿、二氯乙烯、香蕉水等有机溶剂。PVC是一种聚氯乙烯塑料, 色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用, 由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料, 故其产品一般不存放食品和药品。对于不同的塑料件, 其承载能力除了与外部结构形态有关, 还和其本身的结构形态, 即内部结构有关, 在塑料件加工时, 对于其承载能力的设计要和其本身的性质特点相综合, 以保证塑料件在应用过程中的承载能力正常;例如, PET在熔融状态下的流变性较好, 压力对粘度的影响比温度要大, 因此, 主要从压力着手来改变熔体的流动性, 在加工前必须对物料进行干燥, 可以通过用射法检验材料是否完全干燥。 空调外壳结构的回收料比例一般不要超过25%, 且要把回收料彻底干燥;PET由于在熔点后稳定的时间较短, 而熔点又较高, 因此需选用温控段较多、塑化时自摩擦生热少的注射系统, 并且制品实际重量不能小于机器注射量的2/3。华美达近年开发了中小系列的PET专用塑化系统。锁模力按大于6300t/m2选用。 PET瓶胚一般用热流道模具成型, 模具与注塑机模板之间最好要有隔热板, 其厚度为12mm左右。排气必须充足, 以免出现局部过热或碎裂, 但其排气口深度一般不要超过0.03mm, 否则容易产生飞边, 可用空射法量度270～295℃不等, 增强级GF-PET可设为290～315℃等。 (2) 钣金件的结构设计决定其承载能力的高低, 对于不同设计需要, 钣金件的结构也会相应不同, 钣金件的材料属于软金属, 对于支撑点的选择不应该单一, 应该根据不同情况变换支撑点, 已达到受力面积正大, 从而平均受力减少, 承载能力随之上升, 尽量使作用于钣金件上面的荷载、线力分布、面力分布、体力分布等均匀, 尽量使其没有突出点。塑料件应用于各行各业, 是材料工业中发展速度最快的领域。无论是机械仪表或电子电器, 还轻工, 包装和交通工具等, 各行业的工程师都是设计, 制造和应用塑料制品, 塑料件都以其独特的性能和经济性, 以高效成型加工, 在各种设备的零部件中的比例高, 数量大。塑料制品生产是一项系统工程, 塑料件的设计需要塑料材料及其配方, 成型加工, 成型模具和成型机械等全面的专业性, 塑料件的设计在此项系统工程中起主导作业。
参考文献
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承载结构 篇2
网格加筋壳结构局部受热轴压承载能力分析
弹体结构设计中越来越多地采用网格加筋壳结构,结构局部受热将降低其承载能力.本文首先采用解析方法分析了受热平板的.屈曲失效,在此基础上,对网格加筋壳体在轴压和局部热流作用下的承载能力进行数值模拟,表明材料的热膨胀系数是影响结构失稳载荷的主要因素,分析了局部热流对结构局部失稳和整体失稳承载力的影响,其结果对弹体结构局部受热或抗激光设计具有参考意义.
作 者：杨柳 阳志光 王鲲鹏 Yang Liu Yang Zhiguang Wang Kunpeng 作者单位：北京宇航系统工程研究所,北京,100076刊 名：强度与环境 ISTIC英文刊名：STRUCTURE & ENVIRONMENT ENGINEERING年，卷(期)：37(2)分类号：V416.4关键词：局部受热 网格加筋壳 轴压失稳 热膨胀
承载结构 篇3
【关键词】复合土工膜；路面结构；贝克曼梁法；弯沉值；承载力
引言
内蒙古乌兰察布机场的跑道道面长度达到了3200米，宽度为48米，跑道厚度为40cm，其昼夜温度为15°-38°，虽然当前的工程质量已经处于一个较高的水准，无需其他防护措施，但是为了能够最大限度的提升工程质量，避免断板、龟裂、起皮的现象出现，依然要对于复合土工膜所具有的性能提升进行试验。本篇文章在内蒙古乌兰察布机场的道面工程上，对使用涿鹿金隅水泥有限公司P·O 42.5号水泥的路面结构使用了相应的复合土工膜，得出的试验效果极为良好，能够起到较好的防护作用。
1、现场试验方法与概况
1.1试验方法
在我国目前的道路工程之中，主要使用的路基结构承载力方式为间接测试法、贝克曼梁法、承载板法。在这一类试验方法之中，通过路面弯沉值测试能够有效的反映出各个方面的结构强度以及道路的刚度，同时也精确的显示出了路面结构本身所具有的承载力。
现目前，我国的各种道路在设计上，都是直接以路面弯沉来作为相应的设计目标。其路面的弯沉结果能够充分的反映出道路自身的变形能力，也就是整个道路所呈现出来的总体刚度。在同一种路面结构之下，路面弯沉大小能够明确的反映出路面结构之上所呈现出来的相应能力，路面的弯沉值大小，几乎对于道路本身的使用寿命以及道路本身的承载力起到决定性的作用。因此，使用贝克曼梁法来对于内蒙古乌兰察布机场的跑道进行符合路面的结构会弹弯沉进行计算，能够精确的考察道路在使用复合土工膜路面的强化之下所具有的承载力。
1.2试验概况
本试验中跑道道面结构施工工艺如下：道槽土方开挖→挖填作业（分层夯实）→砂砾石垫层→铺设水泥稳定碎石基层→铺设复合土工膜→浇筑道面混凝土。本现场试验在水泥稳定碎石基层铺设完成并养护满7天后进行。
本文在进行试验的过程中，主要将跑道场地分为了五块，其场区一是作为普通的基础来进行设置的传统路面结构，而其中所包含的施工工艺除了未进行相应的复合土工膜未执行以外，其他方面的施工基本与符合路面结构的施工步骤一致；其机场场区的二和三则是土质地基结构，在场区二的道路修建过程中，加入了适量的短期安慰针刺复合土工膜，从而修建成为了符合路面结构，场区三则是加入了相应的使聚酯长丝复合土工膜，也同样形成了复合路面结构；在本次试验过程中，主要是在场区一、二、三上来进行，四、五由于本身都是使用复合土工膜铺设所形成的结构，便无需再进行相应的分析。
2、现场试验步骤
2.1试验检测准备工作
在各个场区的路面水泥稳定碎石基层修筑完成至少，至少要养护7天，才能够开始下一部的承载力试验工作。在进行试验之前，所主要需要重视的准备工作就是要对试验车辆的各项性能指标进行确定，并且对于弯沉测量仪器的精确度进行调整，在实际进行准备工作的过程中，主要涉及到以下几个方面的工作。
1）检查并保持测定用标准车况及刹车性能良好，轮胎内胎符合规定充气压力。
2）向汽车车槽中装载集料，用地磅称量后轴总质量，并符合要求的轴重规定，汽车行驶及测定过程中，轴载不得变化。
3）检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。
3、试验工况及测试结果
本试验分别在模拟晴天、雨天的工况下对路面承载力进行测试。
3.1模拟晴天工况下路面结构承载力全部试验场区采用贝克曼梁法测试二灰基层弯沉。
3.2模拟降雨工况下路面结构承载力为了模拟水对复合路面结构承载力的影响，分别对土质地基场区一、二、三实施人工洒水，洒水量以表层湿润为准，且恰逢整夜小雨，路面结构得到充分湿润，并于24小时后测弯沉值。
1）场区一、二、三所建设的结构均为土质地基，通过对于压实度分析的结果，也就是压实度大于98%的场区弯沉值来进行分析，能够明显的看出，与以往传统的路面结构进行比较来看，复合路面结构的弯沉值降低了8%-10%左右的幅度，这代表着复合道路结构的承载力得到了提升，那么这也就说明了，复合土工膜在这其中起到了极为良好的加固效果。
2）再比较不同复合土工膜的加固效果，由表4可以看出，与传统路面结构相比，加入短纤针刺复合土工膜的路面结构（场区二）弯沉值降低了约8%，加入聚酯长丝复合土工膜的路面结构（场区三）弯沉值降低了约10%，说明两种复合路面结构的承载力都有了一定程度的提高，提高幅度相差不大。
3）按场区二、三不同压实度的测点分析，场区二中90区测点的弯沉值比94区高约13.4%，场区三中90区测点的弯沉值比94区高约14.1%，说明地基压实度对基层弯沉值即其承载能力影响较大。分析其具体影响因素：在载重汽车的动态作用下路基在低压实度区域容易产生不均匀沉降，使得土工膜受到的较大的剪拉应力，在薄弱位置如焊缝处很容易出现拉伸、剥离等破坏，从而无法满足复合土工膜加固路面提高承载力的要求。
3.3雨天工况下路面结构承载力试验结果分析
为了模拟水对复合路面结构承载力的影响，分别对土基场区一、二、三实施人工洒水，使路面结构得到充分湿润，并于24小时后测得弯沉代表值。
1）场区一路面洒水后弯沉值增加22.2%，说明雨水通过路面结构渗透至土质为具有弱崩解性页岩的路基中，路基土层含水量增加后，土颗粒之间结合水膜加厚，在荷载作用下产生滑移，使得其承载力显著下降。
2）场区二、三的弯沉值在洒水前后变化幅度为-4%～6%，相对场区一的传统路面结构变化值较小，说明复合土工膜阻隔了水分对土质地基的崩解作用，起到保护地基的作用。试验同时发现，洒水后场区二、三94区域复合路面结构的弯沉值比传统的路面结构分别降低40%与32%。而洒水前复合路面结构的弯沉值比传统的路面结构降低仅10%。
4、结语
综上所述，内蒙古乌兰察布机场的跑道在使用了复合土工膜之后，呈现出了极为优越的性能提升，不仅对于抗渗性能进行了优化，还帮助机场跑道的承载力提升起到了良好的效果。从这方面的实验情况来看，复合土工膜的强化技术能够使用到各个不同的行业领域之中，并且必然能够呈现出极大的提升效果。
参考文献
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[2]JTJ/T01998道路土工合成材料应用技术规范[S].
承载结构 篇4
针对上述问题,本文提出了快速分析建模的技术。以UG NX作为快速建模技术的系统应用平台,开发出了车身承载结构的快速建模系统。
1 客车承载结构参数化建模
基于特征的参数化建模技术的优点是可以使用一组参数来控制设计结果,从而能通过变换一组参数值,方便地创建一系列形状相似的零部件。
基于特征的参数化建模方法,对车身承载结构的建模特征进行分析,研究参数和几何参数之间的关系和变化规律;模拟传统车身组件建模流程,逐一分析建模各阶段特征的几何参数、特征参数。例如,在建立截面草图几何特征时,需提供的特征参数就包含草图基本点信息和方向矢量信息。
对特征集的几何拓扑关系进行分析,确保实体模型的约束完整性。特征参数的相互关系见特征拓扑关系图(图2)。
参数化模型有两种基本形式:基于约束的模型和基于历史的模型[4]。为了最终实现的方便,可将两种模型联合使用[5]。利用约束模型表示用户输入和传递的特征对象,同时,在生成环境中将特征对象,通过偏置或者扫掠等操作扩展为一个体,利用基于历史的方法记录用户构造特征体上的每一步过程,最后完成模型设计。
通过分析特征参数和几何参数间的相关性,建立了客车承载结构建模的参数化过程模型,见图3。参数化过程模型最终成为应用面向对象编程(Object-orientation Programming)技术进行程序设计的问题域模型。图3中约束模型表达了整个建模过程的特征关联性,构件接头模型建立方法与此类似。
2 建模系统开发关键技术
在Visual.net环境下,OOP能够完全模拟手工建模的整个过程,生成特征的再编辑性强,有强大丰富的函数/类库支持。选择应用OOP技术的NX OPEN C++作为二次开发的接口语言,使用MenuScript、UIStyler创建菜单、工具栏以及对话框脚本文件,同时基于Visual.net平台完成编译,得到的脚本文件与NX系统有良好的兼容性。
NX提供的用户记录(Journal)功能可自动记录交互环境下用户的操作过程,并生成相应的VB.NET、Java和C++脚本文件,在程序设计时可参考Journal脚本文件。同时,Journal脚本文件可帮助程序设计人员迅速熟悉类的操作,提高程序设计速度和效率。
3 应用快速建模技术的系统实现流程
依据应用参数化建模技术完成的特征关系分析和参数驱动模型,完成程序结构流程设计。图4就是整个快速建模程序的结构化流程。快速连接模块结构化建模流程实现过程与此相似。
在文献[9]表述的开发流程基础上,通过使用Journal工具提出当前实例代码片段,辅助用户完成自定义算法和函数调用操作。通过visual.net平台编译生成的dll文件,可放入指定的目录,使用下拉菜单脚本文件调用对话框代码,由对话框回调函数执行来实现用户自定义参数化建模。图5为快速建模系统的建模方案实施流程。
4 结论
基于特征分析和OOP技术的特征参数化模型可以准确描述产品模型的建立方式、模型中表达功能和几何信息的映射以及蕴含在模型中的知识信息。此快速建模系统作为NX软件的第三方工具,通用性强,适用于客车设计单位所有车型的开发工作。如图6中显示某车型承载结构局部模型,通过应用快速建模系统,减少了建模时间,解决了承载结构建模效率低的问题,提高了客车开发、转型的工作效率。作为车身设计专家系统的子系统,此快速建模系统为车身设计专家系统的进一步完善提供了理论、实践依据。需要指出的是,快速建模技术在CAE方面的应用还有待进一步的研究,这为完善车身设计专家系统的下一步工作指明了方向。
摘要：针对客车承载结构建模效率低的问题,提出了基于特征分析的参数化建模技术。文中重点研究了参数化特征模型的建立方法和面向对象程序实现的关键技术,并基于Visual.net和NX平台实现了应用该技术的快速建模系统的开发。
关键词：客车承载结构,参数化建模,面向对象编程
参考文献
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承载结构 篇5
1新型野营帐篷研究的意义
尽管帐篷有很多优势,但由于在实际的使用过程中逐渐老化,功能减退,所以,有些帐篷使用没多久就可能罢工。从结构受力机理来看,帐篷属于轻型结构,因此使用寿命较短。帐篷作为一种野外的临时性建筑,其更多是用来防风防雪,所以与正常的固定建筑相比,其结构自然会有一定的差别。帐篷的重量较轻,在军用帐篷中,大量采用的是铝合金材料,虽然轻便,但却容易遭到腐蚀。因此,为了弥补军用帐篷的种种不足,迫切需要采用更加耐腐蚀的材料,使帐篷的强度更高,重量更轻。非金属材料形式的框结构帐篷开始逐渐走进市场,这种帐篷不仅会使重量明显减轻,还更加耐腐蚀,适应性更强。在风荷载、雪荷载作用下,也可以满足相应的承载力。研究此类帐篷结构的设计和改进工作需要进行相应的计算和分析。目前,常用的工具是ANSYS,它可以将理论与实践相结合,进一步分析精度,应用范围十分广泛。本文主要简单介绍下运用ANSYS对于新型野营框架帐篷结构承载能力的分析。
2理论与计算方法的确定
2.1有限元理论
以采用玻璃纤维增强符合的材料的新型野营帐篷为例,这一帐篷的框架结构骨架由斜柱、斜梁、连系梁和抗风绳四部分组成。通过有限元理论进行分析。这是一种离散化的数值计算方法,不仅成熟而且广泛应用于工程计算,在精度的确定上具有很强的说服力。通过有限元理论,将新型帐篷的框架结构进行离散化处理,再将其成有限数目的的单元组合体。这符合有限元理论的本质。这些单元组合体将以结点的方式互相关联,通过对应的函数进行推导,组合成完整的方程后就可以进行计算。
有限元理论的分析思路是化整体为部分,找到部分之间的关联,这样就可以进行进一步的的分析。关于位移模型的选择,则需要以假设的方式,找到多项式作为位移模式。实际上,位移模型的选择就是通过选定位移模式函数来确定单元内任一点位移的关系式。除此之外,还要进行导出单元刚度矩阵,要注意将节点力和节点位移紧密结合。在整体结构平衡方程的几何中,需要根据刚度矩阵的结果集合成单元各单元整体结构,布局完整的刚度矩阵,可谓一环扣一环。集合的目的在于得到整体方程的解,所以必须要确保相邻单元的位移在公共节点处是否相等。最后,需要进行线性的方法分析此帐篷结构。
2.2 ANSYS分析
通过ANSYS分析,着重分析不同单元的结构形式,从而判断出新型框架结构帐篷的特点。在不同的部件处采用不同的连接方式,然后根据此结构结点连接处的实际受力特点和构造特点再进行进一步简化。要注意节点处的处理方式,根据受力机理可判断为半刚性。这就使帐篷结构的理论分析有了进一步突破。其他方式的模拟可采取相应的方式进行,比如一律处理成铰接的方式。在材料的选择上,要遵循结构单元的实际情况。可根据截面形式的不同选择相应的尺寸,相关参数也要参考单元的实际情况。选定的主要材料有矩形玻璃钢管和圆形玻璃钢管。玻璃钢管和风绳共同承担篷布自重、雪荷载、风荷载。这样,新型帐篷的结构受力分析就会拥有更加完善的依据。
3理论计算结果分析
3.1雪荷载作用下
在这里不考虑雪荷载的不均匀分布,只考虑理想状态下。整个帐篷因雪荷载的竖向影响会产生相应的受力对称性,那么从理论来讲结构也会有对称性。通过该理论重点研究位移与应力的关系,这样就可以通过实验得到相应的数值。不同框架的应力和位移值差别较小。本次考虑的是竖向位移变化,因此其他位移可忽略不计。在雪荷载的作用下,节点处的竖向位移将随着雪厚度的大小而发生变化,经过实际测量不难发现,二者成正比。其中,中节点的位移变化较大,竖向位移十分明显,方向向下。除了中间节点,两边的节点则是呈向上的态势。这就是在雪荷载作用下发生的不协调变形。通过这种竖向位移的变化,就可以证明雪荷载作用对于帐篷框架的影响力,利用ANSYS理论分析,就可以得到相应的结果。
就结构的应变而言,通过实验结果可知,随着雪荷载值的不断增大,相应的结构内力也随增大,各测点的应力值也与其成正比。利用ANSYS分析的理论结果与实验分析结果近乎一致,存在微小的差异也主要是由于受到实际结构的影响,缺陷越大,应力值就会随之增大。而且在实验中可能会存在一定的误差,这是不可避免的。
3.2横向风荷载作用下
在横向风荷载作用下,结构会发生一定的变形和水平位移,并将随着横向风荷载的加大而成正比关系的变化,各测点的水平位移亦是如此。根据实验可知,结构变形合理,符合要求和规范。由于帐篷中间部位受到的风荷载值比两侧要大,因此,在实验中会出现中间测点的水平位移较小,而两边水平位移较大的情况。各测点应力值将随着风荷载的作用而不断增大,中部的应力最大,梁柱两边较小,这样就降低了半刚性。此外,斜柱、檩条受到实验风荷载的影响较大,通过分析不难发现,下部的檩条和风绳在帐篷防风时所体现的重要性。
结束语
本文主要通过ANSYS有限元理论分析了新型框架帐篷的结构,并结合了相关实验结果进行了进一步探讨。考虑到雪荷载和风荷载两种情况,结构的变形、位移、应力都会有相应的差别。ANSYS是对实验有力的验证和补充,能够很好地反应帐篷结构的实际情况。
参考文献
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承载结构 篇6
而下一代网络(NGN)[1,2]是一个建立在IP技术基础上的新型公共电信网络，能够容纳各种形式的信息，在统一的管理平台下，实现音频、视频、数据信号的传输和管理，提供各种宽带应用和传统电信业务，是一个真正实现宽带窄带一体化、有线无线一体化、有源无源一体化、传输接人一体化的综合业务网络。
NGN具有以下特点：控制与承载分离，业务与呼叫分离，接口标准化、部件独立化，核心交换单一化、接入层面多样化。其中要求承载网与核心控制层分离，而承载网主要的功能基于IP包的基础上承载相关的话务流和信令流，本文主要研究基于NGN发展需要的承载网结构及相关协议。
1 承载网结构设计
如图1所示，承载网[3,4,5]的需要将其他设备的信令控制流汇聚送到软交换控制设备及业务层设备，同时需要将话务流按要求分发到不同的设备。在设计时需要考虑以下几个要求：
1)由于NGN采用IP技术，采用IP技术带来的一个风险就是容易被网络攻击，而控制层设备是NGN的核心设备，要求要有高度的安全性，需要防火墙进行保护，只允许信令控制流通过，不允许话务流或其他数据进入。
2)在一定时期内，要考虑NGN与传统PSTN网络并存的问题，要求承载网与传统PSTN网络进行互通。
3)为保证网络的可靠性，需要考虑网络的冗余性，即当网络中任何一个设备故障时，不能影响整个网络的正常运行。
基于此，我们设计如图2承载网结构。
可以看到整个结构采用口字交叉型结构，这样的结构做到了网络的冗余性，当其中任何一台设备故障时，可以通过其他设备来中转，例如，如果路由器C发生故障或完全死机时，经过路由收敛，可以通过核心路由器B上到路由器D再到控制器。
在这个结构中，核心路由器A、B采用高端三层路由器，主要用于交换PSTN话务、本局话务以及长途话务，需要有很强的数据交换能力及路由收敛能力。
核心路由器之上是控制层设备，为保证控制设备的安全性，在核心路由器与软交换控制层之间加上防火墙，通过设置访问策略来控制访问的数据。
防火墙后设置路由器再接入控制设备的目的是为了通过路由器来设置冗余路由，防止一台路由器设备故障时影响网络的安全。
用户接入设备(AG)设置双边接入核心路由器A、B，当一个核心路由器故障时可以通过另外一个核心路由器来接续，PSTN设备与NGN互联时通过中继网关将电路信号转化成IP包，在中继设备与核心路由器中间设置中间路由器来实现话务的汇聚及冗余。
2 承载网设备协议的选择
承载网设备中的路由器设备需要启用相关的路由协议，以保证一台设备故障时，IP路由能够快速收敛，保证路由和话务的安全。
目前已有的内部路由协议有OSPF、RIP、IGRP等。
RIP协议是基于距离向量路由算法，不同厂商的路由器可以通过RIP协议互联，由于最大跳数为只能到15跳，只适用于小型网络，而且在路径较多时收敛速度慢，广播路由信息时占用的带宽资源较多，它适用于网络拓扑结构相对简单且数据链路故障率极低的小型网络中。
IGRP是一种动态的、长跨度(最大可支持255跳)的路由协议，使用度量(向量)来确定到达一个网络的最佳路由，由延时、带宽、可靠性和负载等来计算最优路由，它在同个自治系统内具有高跨度，适合复杂的网络。但IGRP为Cisco公司专有，仅限于Cisco产品。
OSPF能够在自己的链路状态数据库内表示整个网络，这极大地减少了收敛时间，并且支持大型异构网络的互联，提供了一个异构网络间通过同一种协议交换网络信息的途径，并且不容易出现错误的路由信息;OSPF支持通往相同目的的多重路径并且支持费用相同的多条链路上的负载均衡。
从上面可以看到RIP协议只适应于小型网络，IGRP协议虽然适合复杂的网络，但是只能运行于Cisco设备中，而OSPF协议是一种通用协议，适用于不同设备之间，并且支持大型异构网络的互联，符合承载网的内部协议，核心路由器A、B以及路由器A、B、C、D之间的内部路由协议可以采用OSPF协议。
除了内部路由协议，核心路由器需要与其他地市长途局进行对接，涉及的路由数据非常大且复杂，OSPF协议不能胜任这样的网络，为此，我们需要一种处理能力更加强大的外部路由协议，目前的外部路由协议主要就是BGP协议。
BGP协议用于连接Internet，是一种高级的距离向量路由协议。在BGP网络中，可以将一个网络分成多个自治系统。自治系统间使用EBGP广播路由，自治系统内使用IBGP在自己的网络内广播路由。
一个运行BGP协议的路由器不会把从内部对等体(IBGP邻居：运行内部路由协议的路由器)得知的路由信息通告给外部对等体(EBGP邻居)，除非该路由信息也能通过IGP得知。若BGP路由器能通过IGP得知该路由信息，则可认为路由能在AS之间传播，内部通达已有保证。通过这样可以保证相邻自治系统互通路由，又保证自治系统内部的路由不会泄露，保证网络的安全性。
在我们的承载网结构中，本地承载网相当于一个自治系统，而其他地市长途局相当于另外一个自治系统，两个自治系统连接的设备是核心路由器A、B，因此可以对核心路由器A、B可以用BGP路由协议来连接两个自治系统，既可以保证通过BGP协议将长途话务送到对端局，通过OSPF协议保证本地电话的话单，又可以确保其他长途局路由器学不到本地内部的路由，保证本地网络的安全性。
3 承载网设备故障处理
由于NGN网络中所有相关的语音和信令数据都要通过承载网来传送，因此承载网网络的安全至关重要。
传统PSTN网络中传输协议较简单，能依靠自环等简单维护手段就能快速定位，而IP网络中涉及应用层等协议，快速定位软交换还是IP承载问题较困难，造成软交换网络中难以快速区分软交换还是IP承载故障。
同时，连接不同路由器之间的连线(100M网线或1000M光纤)容易发生吊死的故障，发生这种故障时，路由器不会告警，路由器认为该连线之间的路由是通的，因此会继续往上面发数据，会丢失这部分数据，造成打电话有时能够拨通，有时拨不通，或者打电话时语音质量不好。
针对以上情况，在日常维护中，要定期查看重要端口的数据收发情况，可以根据收发的情况判断某一端口是否故障，同时另一个重要的手段是PING测试，Ping命令会构建一个固定格式的ICMP请求数据包，然后由ICMP协议将这个数据包连同本地地址A一起交给IP层协议发送到对端B，对端收到一个ICMP包后会回一个请求给A，因此，如果中间某处断了，本端会因收不到ICMP回应而提示出错，这样就可以判断整个网络是否连通。
例如，路由器A和核心路由器A之间有两条同等路由，同时传送数据，如果其中一条吊死，那么在路由器A上进行PING命令到路由器C时，数据发往好的路由的会回应，而另一条则会出现超时错误，表示出来就是时通时不通，最后可以通过指定端口PING的方式来确定最终故障的路由。
4 结束语
本文结合特定的要求给出了一种承载网的结构，并分析了适合这种结构的路由协议，并针对承载网设备的特殊性，给出日常维护的一些常用故障检测手段。在实际应用中，该结构能够起到很好的冗余及容灾效果，同时对控制层设备起到很好的保护作用。
参考文献
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[4]黄耀军,黄伟湘,张红军,周江卫,欧建.软交换网和IP承载网之间的流量均衡研究[J].移动通信,2009,(10).
承载结构 篇7
混流式水轮机蜗壳, 特别是中高水头、大容量水轮机蜗壳, 主要有三种结构形式:①垫层蜗壳, 即钢蜗壳外铺设垫层后浇筑外围混凝土。钢蜗壳按承受全部设计内水压力进行设计及制造, 外围混凝土主要承受结构自重和上部设备荷载以及部分内水压力。②充水保压蜗壳, 即钢蜗壳在充水保压状态下浇筑外围混凝土。钢蜗壳亦按承受全部设计内水压力设计及制造, 外围混凝土 (根据充水保压值的大小) 按承受部分内水压力及其他荷载设计建造。③钢衬钢筋混凝土完全联合承载蜗壳, 即钢蜗壳外直接浇筑外围混凝土, 既不设垫层, 也不充内压浇筑混凝土。
从构造上分析, 只有完全联合承载蜗壳具备减薄钢蜗壳厚度的条件, 不必按单独承担全部内水压力设计;对外围混凝土结构的强度, 完全联合承载蜗壳要求最高。完全联合承载蜗壳具有较高的安全可靠性:在任何水头下, 钢蜗壳与外围混凝土始终结成整体, 结构刚度最高, 抗震性能最好;施工工艺最简单, 所需工期也较短, 造价低。但是高水头、大直径的完全联合承载蜗壳的外围钢筋混凝土结构在承受运行荷载时可能产生裂缝, 有可能影响到结构的刚度和耐久性。完全联合承载蜗壳的钢筋混凝土与钢衬一起, 是主要承载构件, 混凝土内配筋量较大, 钢筋布置较密, 混凝土施工浇筑的质量和进度也令设计人员担心, 这些也是长期以来完全联合承载蜗壳在实际工程中应用较少的原因。
而水轮机发电机组在运行过程当中经常会遇到增负荷、甩负荷、开机、停机等变荷载运行的情况, 这种情况在长期运行过程中有时还十分频繁的发生, 在设计蜗壳结构时通常不进行疲劳设计, 但是重复加载下钢筋混凝土材料存在强度退化、刚度退化和裂面效应等特殊问题, 致使重新施加相同内压时, 与未重复加载的结构相比较, 混凝土开裂范围和钢材应力都将发生变化, 因此重复加载下蜗壳外围混凝土材料强度退化是此结构设计中最为关心的问题之一。本文将对完全联合承载蜗壳在长期服役时, 蜗壳内水压力重复循环作用于结构时整个钢衬钢筋混凝土结构的受力情况展开研究, 以下为主要研究内容。
2 计算条件与材料参数
2.1 有限元模型及材料参数
本文采取平面轴对称模型用于重复荷载作用下蜗壳结构分析。
三峡水电站采用坝后式厂房, 蜗壳进口断面直径为12.4 m, 钢衬厚度为30～75 mm。轴对称模型选取15号机组段蜗壳0°断面作为有限元研究的对象。高度上以水轮机层地面高程66.97 m至尾水管直锥段底部高程40.00 m为界。模型底部按全约束考虑, 其他按自由面考虑。轴对称模型分为座环、钢蜗壳、钢筋、混凝土四大组单元, 固定导叶和混凝土采用四节点双线性轴对称四边形单元;环板和钢蜗壳采用两节点线性轴对称壳单元;钢筋采用两节点线性轴对称膜单元。钢筋单元网格见图1, 混凝土网格见图2。材料参数见表1。
2.2 荷载及组合
计算时考虑加载顺序。
第一步施加与水荷载无关的荷载:结构自重、机组设备荷载、各楼层活载 (简称水荷载作用前) 。
第二步施加与水荷载有关的荷载:蜗壳内水压力1.43 MPa、水轮机顶盖传递给座环上环板的静水压力和转轮水推力 (简称水荷载作用后) 。
第三步施加重复荷载, 经分析选取0～1.18 MPa和1.18～1.43 MPa两种重复加载方式分别进行计算。第一种加载方式模拟机组开机、停机时, 蜗壳内水放空、充水运行这样一个重复加载的过程;第二种加载方式模拟机组甩负荷时, 蜗壳内水压力在高水头变化这样一个重复加载的过程。根据计算结果:加载200次以后, 钢材应力、混凝土损伤范围和结构位移已不随加载次数的增加而增加, 处于稳定状态, 所以选择加载次数为200次。
计算表明, 在第一种加载方式的重复加载过程中, 钢材应力变幅不大, 应力分布规律与重复加载之前基本相同;外围混凝土损伤范围变化不大, 也无新的裂缝产生, 原有的裂缝宽度无明显变化;结构位移在重复加载的过程中增加很小, 所以在此不予细述。本文将对第二种加载方式的计算结果予以详细论述。混凝土截面位置见图3。
2.3 混凝土弹塑性断裂损伤模型
本文计算采用非线性有限元软件ABAQUS, 混凝土模型为混凝土弹塑性断裂损伤模型[1], 该模型应用损伤力学, 将不可逆的损伤变量引入混凝土模型, 对混凝土的弹性刚度矩阵加以折减, 以模拟混凝土的刚度随损伤增加而降低的特点。计算时所采用的混凝土拉伸损伤变量随混凝土开裂应变的变化曲线如图4所示。混凝土和钢筋的粘结滑动和暗销作用通过混凝土的拉伸软化来模拟的, 程序通过埋入方法将单独的钢筋单元嵌入混凝土单元, 自动耦合自由度。嵌入式钢筋模型依据钢筋和混凝土位移协调, 分别求出混凝土和钢筋对单元刚度矩阵的贡献, 然后组合起来形成综合单元刚度矩阵[2]。
3 计算成果分析
3.1 重复加载对钢材应力的影响
从表2可以看出在重复加载过程中, 钢衬、钢筋的环向拉应力同样随重复次数的增加而有不同程度的增加, 最大增幅达到93.94 MPa, 出现在F7截面的外层钢筋上, 另外在腰部截面钢材应力的增幅也较大, 最大达到82.19 MPa。重复加载完成后, 除了上下环板附近的钢材应力较大外, 其他部位钢材应力水平仍然远低于钢材的设计强度。
3.2 重复加载对蜗壳外围混凝土结构的影响
重复荷载作用下蜗壳外围混凝土结构开裂损伤情况详见图5。混凝土截面位置如图3所示。
在重复加载过程中, 混凝土损伤范围扩大, 损伤变量也有变大的趋势。当重复加载10次时, F5、F9截面的损伤区扩展了;当重复加载50次时, F5、F9截面的损伤区继续扩展, 多了F6、F7两个开裂截面;当重复加载100次时, F7截面的损伤区有所扩展, 多了F2一个开裂截面;当重复加载200次时, 多了F8一个开裂截面。在重复加载的过程中产生了新的裂缝, 该处的裂缝宽度增加较多, 如F2、F6、F7和F8;原有的F5截面的裂缝有明显的扩展;上下环板处的裂缝宽度无明显变化。
3.3 重复加载对混凝土裂缝宽度的影响
本文采用《水工混凝土结构设计规范》[3]中的 (SL/T 191-96) 正截面裂缝宽度验算公式对重复荷载作用 (加载方式Ⅱ) 以后的裂缝宽度进行了计算, 将重复荷载作用前后的裂缝宽度列于表3, 分析如下。
(1) 直管段的顶部以及180°断面腰部混凝土仍有可能出现贯穿性的裂缝;座环上下蝶边附近的混凝土裂缝宽度仍较大;垂直水流向的裂缝宽度较径向裂缝要小的多。
(2) 在特征断面的特征截面上, 重复荷载作用以后, 裂缝宽度一般变幅不大。但是在45°断面顶部的裂缝宽度增幅较大, 最大增幅从0 mm增加到0.09 mm;110°断面顶部的裂缝宽度增幅也较大, 并且与下游新产生的裂缝相互贯通, 该处裂缝宽度最大增幅从0 mm增加到0.13 mm。即使这样, 混凝土结构在重复荷载作用以后, 除直管段顶部以外, 裂缝宽度仍然能够满足规范要求, 最大裂缝宽度不超过0.25 mm。
3.4 重复加载对结构位移的影响
根据计算结果, 重复荷载 (加载方式Ⅱ) 过程中水平位移和垂直位移都会随着加载次数的增加而略有增加, 一般垂直位移变化大于水平位移, 当加载次数达到200次以后, 结构位移基本上趋于稳定。重复荷载作用前后的蜗壳外围混凝土中水轮机层、下机架、座环顶部、座环底部处的位移数值列于表4, 同时还整理了混凝土结构特征高程处垂直位移图, 如图6所示, 经分析可得出以下主要结论。
mm
mm
(1) 结构在重复荷载作用前后位移分布规律基本一致, 重复荷载作用以后, 位移都有所变化, 总体位移的变幅不大。
(2) 由于45°断面及110°断面的裂缝扩展, 造成45°断面及110°之间的结构刚度弱化, 因此在90°断面的垂直位移增幅最大。该断面座环顶部、下机架处和水轮机地面高层的上抬位移分别由1.91 mm、2.71 mm和2.04 mm增加到2.02 mm、2.91mm和2.27 mm。
(3) 由于各断面在上蝶边附近混凝土损伤较为严重, 所以当重复荷载作用以后, 座环顶部的位移变化也较大, 最大增幅为0.36 mm, 出现在90°断面的Z方向。
(4) 重复荷载作用以后, 在水轮机地面高层和下机架处的不均匀上抬分别为1.98 mm和1.65 mm, 较重复荷载作用以前的1.95 mm和1.57 mm, 略有增加。
4结语
综上所述, 在重复荷载作用下, 结构在高水头的重复加载过程中, 钢材应力、混凝土损伤范围及其裂缝宽度和结构位移的变化较大。但是, 经过200次重复加载后, 蜗壳结构应力和变形已经趋于稳定, 除了上下环板附近 (2号、8号截面) 外, 其他大部分区域钢材应力水平仍然远低于钢材的设计强度, 验算裂缝宽度基本不超过0.25 mm, 可以从强度上保证蜗壳及外围钢筋混凝土结构的安全。
摘要：完全联合承载蜗壳 (又称直埋式蜗壳) 具有明显的优势, 但在我国工程中应用很少, 其中重复加载下蜗壳外围混凝土材料强度退化是此结构设计中最为关心的问题之一。运用ABAQUS程序对三峡水电站完全联合承载蜗壳结构进行了非线性有限元计算, 通过计算重复荷载作用下的损伤累积, 得到了重复荷载作用后混凝土损伤的发展情况、钢材的应力以及结构位移的变化规律。结果表明:在重复荷载作用下, 钢蜗壳和外围混凝土中的钢筋应力可以满足材料抗力的要求, 混凝土最大裂缝宽度一般不超过0.25 mm, 能够满足规范的限裂要求。
关键词：水电站,完全联合承载蜗壳,非线性有限元,重复荷载,ABAQUS
参考文献
[1]ABAQUS Theory Manual[M].ABAQUS, Inc, 2003.
[2]董哲仁.钢筋混凝土非线性有限元法原理与应用[M].北京:中国铁道出版社, 1993, 169-172.
[3]SL/T 191-96, 水工混凝土结构设计规范[S].
承载结构 篇8
在飞机舵面的悬挂设计中,需满足适航条款中的一条关于舵面惯性载荷承载的要求,即升降舵承载结构需满足24倍的升降舵重量,方向舵承载结构需满足36倍的方向舵重量。这条要求对结构设计以及轴承标准件的选用和安装都提出了比较高的要求。目前在此类悬挂处通常选用关节球轴承,而轴承通过滚轮或压铆收口安装在舵面悬挂接头上,这类安装方式对满足几十倍的舵面重量来说,是比较困难的,所以需要比较恰当的提出轴承轴向承载的许用值。许用值提得太高,增加轴承安装的难度;许用值提得太低,不满足结构设计的要求。
通常情况下,承载舵面惯性载荷的接头会有多个,在轴向承载时,这是一个静不定结构,在各个悬挂结构基本相同时,可以通过简单的平均,再乘以接头系数来确定每个接头的承载值。如果悬挂结构不一致,则需分析和计算以确定每个悬挂结构所承载的载荷。本文通过对某民用飞机方向舵承载结构的分析,使用了刚度分配的原则,以及通过对关键零件进行简单的有限元建模,把舵面惯性载荷分配在各个承载接头上,以估计每个传力路径所传递的载荷数值,从而确定各个接头上轴承的轴向承载的许用值,用以指导在该飞机结构处轴承的设计和安装。
1 结构分析
在某民用飞机上,垂直安定面悬挂方向舵有多个连接点,但可以传递方向舵轴向载荷的连接有3处,如图1所示。典型连接如图2所示,在垂直安定面一边是单耳接头,方向舵一边是双耳接头,通过螺栓连接,轴承内球通过螺栓安装在方向舵双耳接头中,轴承外环通过滚轮收口安装垂直安定面单耳接头上。轴向载荷通过方向舵接头、轴承及螺栓螺母、悬挂方向舵单耳接头传递到垂直安定面。
垂直安定面上3处结构相同并使用了相同的关节球轴承,通过滚轮收口安装在悬挂方向舵接头上。虽然该处承载结构是静不定结构,且有制造的公差累积等因素,但在实际经验中,悬挂接头的刚度并不是非常大,所以3处结构是可以同时承载轴向载荷的。在该处结构细节设计上,3处结构不一致,导致一处接头承载的轴向载荷比较大,另外两处接头承载的轴向载荷比较小。
3处结构的不一致,既有连接细节的不一致,又有零件刚度的不一致。一号接头上耳片和三号接头下耳片安装游动衬套,单耳承载。二号接头刚度相对稍大,且上下耳片都安装止推衬套,双耳承载,二号接头承载较多,是主要承载接头,其他2个接头辅助承载。
2 载荷分配计算
由于对整个装配件建立有限元模型比较费时费力,以下只对关键的零件建立有限元模型来进行计算评估。
对方向舵一、二、三号接头建立有限元模型分析其刚度,如图3-4所示。在紧固件位置将其约束,在铰链点施加单位载荷1000N,一、二、三号接头铰链点的位移是分别为0.07,0.016,0.07mm。
对悬挂方向舵接头建立有限元模型分析其刚度,如图5所示。在接头实际夹持位置将其约束,在铰链点施加单位载荷1000N,铰链点的位移是0.066mm。
将夹持垂直安定面单耳接头的结构、夹持方向舵双耳接头的结构均假设为刚性结构,载荷的传递从方向舵双耳接头的夹持点到悬挂方向舵单耳接头的夹持点,共有3条传递路线。估算出此3处连接结构的刚度为:
假设方向舵质量为100kg,方向舵36g惯性载荷极限载荷为:P=100×36×9.8=35280N
二号接头铰链点传递的载荷最大,载荷为:
一号和三号接头铰链点传递的载荷相同,载荷为:F1=P×K1/(K1+K2+K3)=P×0.274=9649N
二号接头传递45.3%的轴向载荷,由于刚性结构的假设,此值是偏大的。
一号和三号接头传递27.4%的轴向载荷,由于刚性结构的假设,此值是偏小的。
一般制造公差和装配应力对载荷分配还有一定的影响,将载荷15982N乘以接头系数1.33得到21256N,该载荷可以作为二号接头轴承的轴向推出力值,可以用在3个连接结构处。
3 结语
本文通过对某民用飞机方向舵承载结构的分析,通过简化条件以及有限元建模分析关键结构零件刚度,并通过刚度分配原则,得出了三处结构方向舵惯性载荷的具体承载值,提出了轴承的轴向推出力值。通过试验证明,该方法是可行的,按该方法提出的轴承轴向推出力值是可靠的。
摘要：当舵面的轴向惯性载荷有多个接头承载时,且各个接头处的承载结构细节不相同时,文章通过结构分析把舵面惯性载荷分配在各个承载接头上,以确定各个接头上轴承的轴向承载许用值。
承载结构 篇9
金属与周围环境之间发生化学或电化学作用而引起的变质和破坏称为金属腐蚀。
金属会发生腐蚀这一现象早在人类一开始使用金属时就已发现。古希腊历史学家Herodtus和古罗马自然科学家Plinius在公元前已提出用锡来防止铁的腐蚀。我国商代就已经用锡来改善铜的耐蚀性而出现了锡青铜。18世纪以来由于工业的迅速发展,为金属材料的出现创造了条件。
Keir在1790年详细论述了铁在硝酸中的钝化,从此研究金属在各种介质中破坏的科学才活跃起来。Holl在1819年证明铁在没有氧的情况下是不会生锈的。
腐蚀往往会引起灾难性的后果。金属腐蚀不仅给国民经济带来巨大损失,还常常危及人身安全和引起环境污染问题。
1 应力腐蚀的相关概念及危害
1.1 定义
应力腐蚀,也称应力腐蚀断裂(SCC),是指受应力的材料在特定环境下产生滞后裂纹,甚至发生滞后断裂的现象。不论是韧性材料还是脆性材料都可能发生应力腐蚀断裂。
1.2 机理
应力腐蚀破裂的机理可能有多种解释。以下是简单通俗的说法:如一根钢丝在拉应力下,表面可能产生微小裂纹,而腐蚀介质(如氯离子)进入裂纹促进腐蚀的发展,在裂纹周围、裂纹深处,可能形成多种形式的腐蚀电池,加速裂纹的开展和深向发展,而应力尤其是拉应力的存在,无疑会促进裂纹的进一步开裂。两种作用的交替、叠加,最终会导致断裂。
应力与腐蚀的共同作用使裂纹深向迅速发展,使钢丝的截面迅速缩小(单位截面应力加大),当达到极限抗拉强度时便发生断裂。断裂时缩颈很小或没有缩颈发生。而不受应力的钢丝,在拉断之前,先有一个缩颈过程(达到屈服强度),而后才断裂。因此,从断口的特征可以区分是应力腐蚀破坏还是一般腐蚀破坏(见图1)。
应力腐蚀破裂大致可分为3个阶段:
1)潜伏诱导阶段:逐渐形成具备腐蚀环境和表面产生裂纹的条件,即应力腐蚀开始前的一段“引发”过程;
2)裂纹扩展期:裂纹出现后,在裂纹的尖端进行电化学反应,其结果使裂纹沿尖端方向发展,此阶段电化学腐蚀对于裂纹的扩展起着主导作用;
3)失效阶段:裂纹继续发展直至断裂发生,此阶段裂纹的扩展是应力起着主导作用。
因此,使金属表面保持良好状态,对于防止和减缓应力腐蚀破裂的发生是极其重要的。
1.3 产生应力腐蚀的条件
1)应力作用特别是拉应力作用更易引起应力腐蚀。
这种应力可以是外加载荷引起的,也可以是各种残余应力。不存在应力时腐蚀非常轻微,当应力超过某一临界值后金属会在腐蚀不严重的情况下发生脆裂。
2)特定的腐蚀介质。
产生应力腐蚀的介质一般都是特定的,也就是说,某种材料只对某些介质敏感,而这种介质对其他材料可能没有明显作用。
3)敏感材料。
一般只有合金才产生应力腐蚀,纯金属不会产生这种现象。
1.4 应力腐蚀的特征
1)只有存在应力(特别是拉应力)时,才能产生应力腐蚀裂纹。通常认为,只有拉应力才能引起SCC,而压应力反而可以降低应力腐蚀趋势。但是,姚京等人的研究结果表明,压应力在某些情况下也可以产生应力腐蚀裂纹;
2)应力腐蚀断裂是一种与时间有关的滞后破坏;
3)应力腐蚀断裂是一种低应力脆性断裂;
4)裂纹走向宏观上与主拉伸应力的方向垂直,腐蚀裂缝的纵深比其宽度要大几个数量级;
5)应力腐蚀裂纹形态有晶间型、穿晶型和混合型,由具体合金——环境体系而定。
1.5 应力腐蚀的危害
应力腐蚀开裂是危害最大的局部腐蚀破坏形态之一,材料可以在没有明显预兆的情况下几分钟内破裂。SCC是一种“灾难性的腐蚀”,例如飞机失事、桥梁断裂、油气管的爆炸等造成了巨大的生命和财产损失。据美国杜邦公司统计,1968年～1969年在全部设备腐蚀破坏事故中SCC占21.6%。另外,据联邦德国一家大化工厂统计,1968年～1972年间,在全部设备腐蚀破坏事故中SCC超过总数的1/4。
2 应力腐蚀对承载力的影响分析
2.1 应力腐蚀构件对承载力的影响
下面以轴心受力构件为例,说明应力腐蚀对承载力的影响。据GB 50017-2003钢结构设计规范轴心受力构件承载力表达式如下:
1)轴拉和轴压构件强度表达式:
2)实腹式轴压构件稳定性表达式:
应力腐蚀使构件和节点表面出现裂纹,形成应力集中源,导致应力分布不均匀,增大了脆性破坏的可能性。
对强度而言,应力腐蚀导致构件净截面削弱,荷载作用下应力增大,有可能超过钢材的强度设计值。特别是对于拉应力作用的构件,腐蚀和拉应力的共同叠加作用,往往会导致构件出现脆裂;对稳定性而言,应力腐蚀对φ,A的共同影响会导致受压构件出现屈曲破坏。
2.2 应力腐蚀断裂的可能性判断依据
1)在设计应力腐蚀条件下的钢结构时,必须使其强度因子K满足下式要求:
nKI<KISCC (3)
式中:KI——应力强度因子;
KISCC——应力腐蚀条件下的KIC;
n——安全系数。
式中:σ——工作应力;
α——裂纹尺寸;
Q——缺陷形状参数;
M——表面影响因子;
φO——椭圆积分。
当结构缺陷未知时,按美国Asme规范,假定结构上存在有一个最大缺陷,此缺陷垂直于最大应力方向,为尖锐表面缺陷。
2)如果结构经无损探伤,其缺陷尺寸a,l为已知时,可根据公式
3)描述应力腐蚀最重要的一个力学性能指标就是KISCC,即应力腐蚀临界应力强度因子。
应力腐蚀裂纹在发展过程中极易分叉扩展,呈树枝状裂纹。当KI<KISCC时,不会发生应力腐蚀裂纹扩展。当KI>KISCC时,则会发生应力腐蚀裂纹扩展。当KI增大到材料的临界应力强度因子(KIC)时裂纹会断裂。
3 结论及建议
3.1 结论
1)钢结构应力腐蚀对承载力影响很大,往往导致无先兆的脆性破坏。
2)对钢结构而言,应采取措施控制应力腐蚀的发生。
3.2 建议
1)在该领域应重点研究临界值KISCC,应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt以及如何防止应力腐蚀。
2)钢结构建筑的设计、施工、使用、管理及维护人员,应该了解和重视发生应力腐蚀破坏的可能,采取相应措施,防止、避免应力腐蚀的发生。
摘要：在介绍应力腐蚀相关概念的基础上,重点论述了钢结构应力腐蚀对承载力的影响,并给出了应力腐蚀断裂的可能性判断依据,以促进钢结构应力腐蚀的研究发展,防止钢结构应力腐蚀的发生。
关键词：钢结构,应力腐蚀,承载力
参考文献
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