高強(qiáng)的案例
汽車先進(jìn)高強(qiáng)鋼成形技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
鋼鐵、鋁材和塑料是制造汽車的三大材料，其中鋼鐵是汽車車體的主要材料，也是性價(jià)比最高的材料，而先進(jìn)高強(qiáng)鋼作為一種優(yōu)秀的車用輕量化材料，其發(fā)展和應(yīng)用為節(jié)能減排提供了重要途徑。采用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板，可以在達(dá)到強(qiáng)度要求的同時(shí)，有效減少?zèng)_壓件厚度和數(shù)量，從而達(dá)到減重的目的；另一方面，采用高強(qiáng)度鋼板更容易達(dá)到安全性能指標(biāo)要求。在白車身制造方面，近年來(lái)高強(qiáng)鋼板的應(yīng)用及使用比例在不斷提高。
目前的冷沖壓工藝在對(duì)高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行成形的方面存在著明顯的不足，易產(chǎn)生開(kāi)裂、回彈等缺陷，無(wú)法滿足產(chǎn)品的要求。熱成形技術(shù)作為一種新型的成形工藝，可以有效地彌補(bǔ)高強(qiáng)度鋼板的成形缺陷，它具有成形能力高、零件回彈小、成形零件強(qiáng)度級(jí)別高的優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于全球各大汽車公司的多種車型，重點(diǎn)使用在對(duì)碰撞要求較高的部位，如圖1所示的汽車門檻、前保險(xiǎn)杠橫梁、B柱等。
汽車先進(jìn)高強(qiáng)鋼在白車身上的應(yīng)用現(xiàn)狀
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外企業(yè)開(kāi)始不斷研究并開(kāi)發(fā)各種先進(jìn)高強(qiáng)鋼。國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)先進(jìn)高強(qiáng)鋼應(yīng)用指南第三版中，將高強(qiáng)鋼分為傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼和先進(jìn)高強(qiáng)鋼。傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼主要包括碳錳鋼、烘烤硬化鋼、高強(qiáng)度無(wú)間隙原子鋼和高強(qiáng)度低合金鋼，先進(jìn)高強(qiáng)鋼主要包括雙相鋼、相變誘發(fā)塑性鋼、馬氏體鋼、復(fù)相鋼、熱成形鋼和孿晶誘發(fā)塑性鋼。
圖1 高強(qiáng)度鋼板在汽車上的應(yīng)用
傳統(tǒng)的高強(qiáng)鋼多是通過(guò)固溶、析出和細(xì)化晶粒作為主要強(qiáng)化手段，而先進(jìn)高強(qiáng)鋼是指通過(guò)相變進(jìn)行強(qiáng)化的鋼種，組織中含有馬氏體、貝氏體和殘余奧氏體。汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼分為熱軋、冷軋和熱鍍鋅產(chǎn)品，其工藝特點(diǎn)都是通過(guò)相變實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的。
先進(jìn)高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度(500～1500MPa）和塑性配合優(yōu)于普通高強(qiáng)鋼，同時(shí)具有高強(qiáng)度和較好的成形性，特別是加工硬化指數(shù)較高，有利于提高沖撞過(guò)程中的能量吸收，所以其在減重和安全性方面具有雙重優(yōu)勢(shì)。
展開(kāi) 汽車先進(jìn)高強(qiáng)鋼成形技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
鋼鐵、鋁材和塑料是制造汽車的三大材料，其中鋼鐵是汽車車體的主要材料，也是性價(jià)比最高的材料，而先進(jìn)高強(qiáng)鋼作為一種優(yōu)秀的車用輕量化材料，其發(fā)展和應(yīng)用為節(jié)能減排提供了重要途徑。采用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板，可以在達(dá)到強(qiáng)度要求的同時(shí)，有效減少?zèng)_壓件厚度和數(shù)量，從而達(dá)到減重的目的；另一方面，采用高強(qiáng)度鋼板更容易達(dá)到安全性能指標(biāo)要求。在白車身制造方面，近年來(lái)高強(qiáng)鋼板的應(yīng)用及使用比例在不斷提高。
目前的冷沖壓工藝在對(duì)高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行成形的方面存在著明顯的不足，易產(chǎn)生開(kāi)裂、回彈等缺陷，無(wú)法滿足產(chǎn)品的要求。熱成形技術(shù)作為一種新型的成形工藝，可以有效地彌補(bǔ)高強(qiáng)度鋼板的成形缺陷，它具有成形能力高、零件回彈小、成形零件強(qiáng)度級(jí)別高的優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于全球各大汽車公司的多種車型，重點(diǎn)使用在對(duì)碰撞要求較高的部位，如圖1所示的汽車門檻、前保險(xiǎn)杠橫梁、B柱等。
汽車先進(jìn)高強(qiáng)鋼在白車身上的應(yīng)用現(xiàn)狀
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外企業(yè)開(kāi)始不斷研究并開(kāi)發(fā)各種先進(jìn)高強(qiáng)鋼。國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)先進(jìn)高強(qiáng)鋼應(yīng)用指南第三版中，將高強(qiáng)鋼分為傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼和先進(jìn)高強(qiáng)鋼。傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼主要包括碳錳鋼、烘烤硬化鋼、高強(qiáng)度無(wú)間隙原子鋼和高強(qiáng)度低合金鋼，先進(jìn)高強(qiáng)鋼主要包括雙相鋼、相變誘發(fā)塑性鋼、馬氏體鋼、復(fù)相鋼、熱成形鋼和孿晶誘發(fā)塑性鋼。
圖1 高強(qiáng)度鋼板在汽車上的應(yīng)用
傳統(tǒng)的高強(qiáng)鋼多是通過(guò)固溶、析出和細(xì)化晶粒作為主要強(qiáng)化手段，而先進(jìn)高強(qiáng)鋼是指通過(guò)相變進(jìn)行強(qiáng)化的鋼種，組織中含有馬氏體、貝氏體和殘余奧氏體。汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼分為熱軋、冷軋和熱鍍鋅產(chǎn)品，其工藝特點(diǎn)都是通過(guò)相變實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的。
先進(jìn)高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度(500～1500MPa）和塑性配合優(yōu)于普通高強(qiáng)鋼，同時(shí)具有高強(qiáng)度和較好的成形性，特別是加工硬化指數(shù)較高，有利于提高沖撞過(guò)程中的能量吸收，所以其在減重和安全性方面具有雙重優(yōu)勢(shì)。
展開(kāi) 厚板高強(qiáng)鋁合金焊接發(fā)展現(xiàn)狀
摘要 結(jié)合高強(qiáng)鋁合金焊接的特點(diǎn)、難點(diǎn)，介紹了幾種目前國(guó)際上焊接高強(qiáng)厚板鋁合金的新工藝，新方法—攪拌摩擦焊、雙絲MIG焊、激光一電弧焊；與傳統(tǒng)電弧焊相比，它們?cè)诤癜?em>高強(qiáng)鋁合金焊接方面更具優(yōu)越性。
1 厚板高強(qiáng)鋁合金的特點(diǎn)
1.1 高強(qiáng)鋁合金的性能特點(diǎn)
高強(qiáng)鋁合金因具有高的比強(qiáng)度和比剛度、耐腐蝕性能好、無(wú)磁性、低溫性能好以及良好的加工和力學(xué)性能，成為航空航天、輕型戰(zhàn)車結(jié)構(gòu)的理想材料。隨著現(xiàn)代航空航天工業(yè)的發(fā)展，對(duì)高強(qiáng)鋁合金的強(qiáng)度和綜合性能提出了更高的要求。高強(qiáng)鋁合金制造各種結(jié)構(gòu)材料和零部件主要是通過(guò)焊接成形，因此焊接性能是其重要的工藝性能指標(biāo)。鋁合金焊接有幾大難點(diǎn)：
(1)鋁合金焊接接頭軟化嚴(yán)重，強(qiáng)度系數(shù)低；
(2)鋁合金表而易產(chǎn)生難熔的氧化膜，需要采用大功率密度的焊接工藝；
(3)鋁合金焊接容易產(chǎn)生氣孔；
(4)鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋；
(5)線膨脹系數(shù)大，易發(fā)生焊接變形；
(6)鋁合金導(dǎo)熱率大(約為鋼的4倍)，相同焊接速度下，熱輸入量要比焊接鋼材大2-4倍。
1.2 厚板高強(qiáng)鋁合金的焊接特點(diǎn)和難點(diǎn)
厚板高強(qiáng)鋁合金除了具有普通鋁合金焊接的特點(diǎn)外，由于其厚度大，再加上鋁合金的高導(dǎo)熱性，采用普通的焊接方法時(shí)，因其焊接熱輸入量小，需采用多層多道焊，而焊縫表面很容易形成的高熔點(diǎn)氧化鋁，會(huì)導(dǎo)致焊縫夾渣，而且焊后熱裂紋嚴(yán)重，焊縫強(qiáng)度不高，所以普通焊接方法對(duì)厚板的焊接難度非常大。鑒于厚板高強(qiáng)鋁合金以上的焊接特點(diǎn)和難點(diǎn)，要想得到優(yōu)良的焊縫，就需要采用能量密度大、焊接熱輸入小、焊接速度高的高效焊接方法。
國(guó)際焊接界圍繞著高強(qiáng)鋁合金尤其對(duì)于厚板的焊接瓶頸問(wèn)題做了大量的研究，成果顯著。
展開(kāi) 先進(jìn)高強(qiáng)鋼鍍層技術(shù)發(fā)展方向
為滿足汽車輕量化的發(fā)展要求，汽車用高強(qiáng)鋼已經(jīng)從第一代高強(qiáng)鋼發(fā)展到第三代高強(qiáng)鋼。汽車用鋼強(qiáng)度的不斷增加使鍍鋅行業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)，主要原因是先進(jìn)高強(qiáng)鋼含有較多的Si、Mn、Cr等合金元素，其表面容易形成SiO2、MnO和Mn-Si復(fù)合氧化物，嚴(yán)重惡化鋼板的可鍍性。在連續(xù)退火鍍鋅過(guò)程中，Mn、Si、Cr等合金與氧親和力強(qiáng)，會(huì)優(yōu)先與基體鐵發(fā)生氧化，從而嚴(yán)重影響鋼板的可鍍性，在使用過(guò)程中產(chǎn)生粉化甚至剝落。
01 改善先進(jìn)高強(qiáng)鋼可鍍性措施
目前，很多研究人員已經(jīng)對(duì)高強(qiáng)鋼的鍍鋅性能進(jìn)行了研究，而且已經(jīng)提出了不少的方法來(lái)提高和改善鋼的可鍍性，概括來(lái)說(shuō)，主要分為基體成分設(shè)計(jì)優(yōu)化和工藝改進(jìn)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)鋼的成分方面，用不易發(fā)生選擇性氧化或者影響較小的合金元素來(lái)替代Si、Cr等，如在TRIP鋼中可以用Al來(lái)替代Si；或者在高強(qiáng)鋼中減少B元素的含量，使其含量≤10ppm；控制元素Si/Mn比例，有研究表明，隨著Si/Mn比值的降低，鍍鋅反應(yīng)性均提高，而且退火后在鋼板表面形成SiO2和Mn2SiO4，SiO2含量隨Si/Mn比值的降低而降低，鋼表面少量的氧化硅，足以防止漏鍍，對(duì)氧化-還原過(guò)程中的鍍鋅行為有很大影響。在改進(jìn)工藝方面，目前普遍采取的方法主要有四種：①提高退火氣氛露點(diǎn)，形成內(nèi)氧化，以減少基體表面外氧化對(duì)潤(rùn)濕性的惡化；②采用閃鍍法，即在基體材料表面鍍上一層純鐵、銅等合金；③采用預(yù)氧化-還原工藝，即預(yù)先氧化處理使鋼材表面形成鐵的氧化物，然后進(jìn)行還原處理，形成海綿鐵，使Mn、Si、Cr等合金的氧化物被覆蓋在海綿鐵之下。④鋁熱還原法，通過(guò)在鋅液中添加一定量的鋁，使得厚度<=75nm的MnO2可在熱鍍鋅時(shí)被鋅液中的Al還原，從而改善高強(qiáng)鋼的可鍍性，這是目前高碳鋼熱鍍鋅領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。
展開(kāi) 
我國(guó)建成世界首條年產(chǎn)30噸高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維生產(chǎn)線
日前，記者從江蘇先諾新材料科技有限公司獲悉，由北京化工大學(xué)教授、江蘇先諾董事長(zhǎng)武德珍領(lǐng)銜的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，已研制和建成國(guó)內(nèi)外首條年產(chǎn)30噸規(guī)模高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維的生產(chǎn)線，這預(yù)示著此類纖維的制備向產(chǎn)業(yè)化進(jìn)一步邁進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)了小批量穩(wěn)定生產(chǎn)。
聚酰亞胺作為最高端的高分子材料，其薄膜、樹(shù)脂、工程塑料等產(chǎn)品已得到廣泛應(yīng)用。而其纖維，特別是高強(qiáng)高模產(chǎn)品卻鮮為人知。據(jù)了解，此前，國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家以高強(qiáng)高模為目標(biāo)對(duì)聚酰亞胺紡絲進(jìn)行多年研究，始終沒(méi)有成功，主要是紡絲工藝及相關(guān)裝備問(wèn)題不能解決。
武德珍介紹，其創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)明的聚酰胺酸溶液的凝固、牽伸、熱亞胺化的一體化紡絲工藝，實(shí)現(xiàn)了從聚酰亞胺預(yù)聚體—聚酰胺酸溶液出發(fā)，直接獲得高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維。“需要特殊結(jié)構(gòu)單體合成的聚酰亞胺才能溶解在溶劑中，而如果釆用聚酰胺酸，很多單體就可被應(yīng)用，從而進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高性能，成本也將得到有效控制。并且制備過(guò)程中使用的普通溶劑將被全部回收，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。”該項(xiàng)技術(shù)突破了高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維制備的瓶頸，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其中3件核心專利獲得美國(guó)授權(quán)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
據(jù)介紹，所獲得的高強(qiáng)高模聚酰亞胺纖維，其拉伸強(qiáng)度達(dá)到3.5GPa，遠(yuǎn)高于市面上常見(jiàn)產(chǎn)品，耐變形能力強(qiáng)，玻璃化溫度達(dá)到340攝氏度，5%熱分解溫度達(dá)到550攝氏度，不易變軟，不易燃燒。初步應(yīng)用研究表明，其具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模等優(yōu)異性能，可應(yīng)用于航空航天、軍事等高科技領(lǐng)域。
環(huán)氧樹(shù)脂固化劑廠家https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=hysz
展開(kāi) 打破壟斷，國(guó)產(chǎn)3D打印高強(qiáng)鋁合金國(guó)際先進(jìn)！
國(guó)外空客公司針對(duì)航空用鋁合金零件增材制造需求，開(kāi)發(fā)出世界上第一種增材制造專用高強(qiáng)鋁合金粉末材料，室溫拉伸強(qiáng)度達(dá)到520MPa以上，為國(guó)際領(lǐng)先水平，已經(jīng)應(yīng)用于A320飛機(jī)機(jī)艙結(jié)構(gòu)零件的增材制造。
△市場(chǎng)上已有增材制造所需鋁合金粉末材料牌號(hào)及主要性能
2019年3月，中國(guó)航天科工集團(tuán)下屬湖南航天長(zhǎng)沙新材料產(chǎn)業(yè)研究院，在集團(tuán)公司型號(hào)產(chǎn)品需求牽引下，通過(guò)添加稀土元素及化學(xué)成分調(diào)整、后處理工藝摸索等手段，成功研制出了一種高強(qiáng)鋁合金粉末材料并申請(qǐng)了相關(guān)專利若干篇。通過(guò)在國(guó)內(nèi)多家用戶不同型號(hào)設(shè)備上機(jī)使用驗(yàn)證，此種合金粉末材料的成型零件室溫拉伸強(qiáng)度達(dá)到535MPa以上，屈服強(qiáng)度達(dá)到510MPa以上，延伸率達(dá)到12%以上。與國(guó)外空客公司研發(fā)的高強(qiáng)鋁合金粉末產(chǎn)品性能相當(dāng)，已在航空、航天等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
△高強(qiáng)鋁合金粉末
△高強(qiáng)鋁合金粉末材料成型典型組織
△高強(qiáng)鋁合金增材制造成形零部件
湖南航天長(zhǎng)沙新材料產(chǎn)業(yè)研究院，作為中國(guó)航天科工集團(tuán)增材制造技術(shù)創(chuàng)新分中心和全國(guó)增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)專用材料工作組成員單位，已向市場(chǎng)推出了包括鎳基高溫合金、銅合金、鈦合金、不銹鋼，以及鎢、鉭等多種高品質(zhì)球形金屬粉末產(chǎn)品，產(chǎn)品性能得到集團(tuán)內(nèi)外客戶的高度認(rèn)可。航天新材將秉承與國(guó)內(nèi)外各單位合作共贏的態(tài)度，共同推動(dòng)中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，助力中國(guó)制造轉(zhuǎn)型升級(jí)。
國(guó)產(chǎn)的金屬3D打印粉末材料廠商，從總體上說(shuō)，正在不斷努力直追，這次高強(qiáng)鋁合金粉末產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，是一個(gè)很好的案例。
來(lái)源：南極熊3D打印
展開(kāi) 高強(qiáng)板車身件熱沖壓技術(shù)
圖2
熱沖壓高強(qiáng)板
熱沖壓高強(qiáng)度板普遍采用含硼鋼板，初始抗拉強(qiáng)度在400~600MPa，經(jīng)熱沖壓、保壓、淬火后可達(dá)到1500MPa左右。
由于熱沖壓淬火過(guò)程中，伴隨著奧氏體向馬氏體的再結(jié)晶過(guò)程。此外，高強(qiáng)板會(huì)被加熱至再結(jié)晶溫度以上，鋼板表面與空氣接觸后會(huì)產(chǎn)生氧化和脫碳。因此，熱沖壓高強(qiáng)板成分適于熱沖壓過(guò)程中的奧氏體、馬氏體的熱循環(huán)，同時(shí)具備較強(qiáng)的抗高溫和耐腐蝕能力。
為了提高熱沖壓高強(qiáng)板高溫下的耐腐蝕能力，阻止加熱過(guò)程中產(chǎn)生氧化層，常常在金屬板表面涂覆鍍層。鍍層高強(qiáng)板與非鍍層高強(qiáng)板在熱成形時(shí)各有優(yōu)缺點(diǎn)，如附表所示。
由于非鍍層高強(qiáng)板具有焊接性好、造價(jià)低、無(wú)需噴丸處理的優(yōu)點(diǎn)，也常常被使用。為了避免非鍍層鋼板在熱沖壓加熱過(guò)程中產(chǎn)生表面的氧化和脫碳，通常在加熱爐中通入保護(hù)氣體阻止氧化層的發(fā)生。
一些研究表明在非鍍層高強(qiáng)板表面涂覆特殊防護(hù)油，可有效阻止熱沖壓氧化皮的產(chǎn)生。
目前，能夠批量提供高強(qiáng)板企業(yè)，國(guó)外主要為阿塞洛（Arcelor）、瑞典SSAB、蒂森克虜伯（ThyssenKrupp），寶鋼只能生產(chǎn)不帶鍍層的熱沖壓用鋼。
熱沖壓主要裝備
熱沖壓主要設(shè)備包括加熱爐、熱成形壓機(jī)、熱沖壓模具等，如圖3所示。
圖3 熱沖壓工藝設(shè)備
（1）加熱爐
加熱爐具有加熱和溫控能力，能在指定時(shí)間內(nèi)能將高強(qiáng)板加熱至再結(jié)晶溫度，達(dá)到奧氏體化狀態(tài)，且能適應(yīng)大批量自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)的要求。由于熾熱的坯料只能采用機(jī)器人或機(jī)械手上下料，要求加熱爐進(jìn)出料自動(dòng)化，定位精度高。同時(shí)在加熱非鍍層鋼板時(shí)，能提供氣體保護(hù)，避免坯料表面氧化和脫碳。
展開(kāi) 我國(guó)成功研制出3D打印高強(qiáng)鋁合金粉末
近日長(zhǎng)沙高新區(qū)企業(yè)湖南航天長(zhǎng)沙新材料產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布信息稱，該院成功研制出一種3D打印高強(qiáng)鋁合金粉末材料并申請(qǐng)了相關(guān)專利若干篇。據(jù)國(guó)內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)，這種3D高強(qiáng)鋁合金粉末材料已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并已在航空、航天等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
增材制造技術(shù)已成為加快中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要手段之一，但增材制造粉末材料大部分依賴進(jìn)口，種類有限，且很多國(guó)外的高性能粉末對(duì)中國(guó)禁售。隨著國(guó)防武器裝備減重需求的日益增長(zhǎng)，鋁合金零件增材制造需求也越發(fā)迫切。目前，常用增材制造鋁合金粉末材料只有AlSi10Mg一種材料，室溫拉伸強(qiáng)度小于400MPa，無(wú)法滿足航空、航天領(lǐng)域的需求。國(guó)外空客公司針對(duì)航空用鋁合金零件增材制造需求，開(kāi)發(fā)出世界上第一種增材制造專用高強(qiáng)鋁合金粉末材料，室溫拉伸強(qiáng)度達(dá)到520MPa以上，為國(guó)際領(lǐng)先水平，已經(jīng)應(yīng)用于A320飛機(jī)機(jī)艙結(jié)構(gòu)零件的增材制造。
湖南航天長(zhǎng)沙新材料產(chǎn)業(yè)研究院研制的合金粉末材料的成型零件室溫拉伸強(qiáng)度達(dá)535MPa以上，屈服強(qiáng)度達(dá)510MPa以上，延伸率達(dá)12%以上。與國(guó)外空客公司研發(fā)的高強(qiáng)鋁合金粉末產(chǎn)品性能相當(dāng)，已在航空、航天等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
（來(lái)源：中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào)）
展開(kāi) 拉力作用下高強(qiáng)螺栓連接的ansys模擬
采用大型有限元分析軟件ＡＮＳＹＳ,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接的受力分布規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算和分析,得出了該構(gòu)件的受力分布圖,從理論上對(duì)高強(qiáng)度螺栓連接的破壞形式和受力變化進(jìn)行了分析研究,為進(jìn)一步改進(jìn)高強(qiáng)螺栓連接構(gòu)件的受力狀況和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了必要的理論依據(jù)。
引言
鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接具有施工簡(jiǎn)單、耐疲勞、可拆換、連接的整體性和剛度較好等優(yōu)點(diǎn)，是鋼結(jié)構(gòu)中所廣泛采用的一種連接方式。因此有必要對(duì)其具體受力進(jìn)行分析研究，本論文利用有限元軟件ansys模擬了一高強(qiáng)度螺栓構(gòu)件在受拉力作用之下的應(yīng)力狀況。
1 螺栓連接構(gòu)件基本參數(shù)
1．1 高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力
高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力是施加在連接構(gòu)件上，產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)的整體性，通常來(lái)講希望能盡量高些，但為了保證螺栓不會(huì)在擰僅過(guò)程中發(fā)生屈服或斷裂，規(guī)范GBJ 17—88規(guī)定預(yù)拉力設(shè)計(jì)值按下式確定：
其中fy是鋼材的條件屈服強(qiáng)度；Ae為螺栓在螺紋處的有效截面面積。
1．2 連接處構(gòu)件接觸面的處理和抗滑移系數(shù)
高強(qiáng)度螺栓有摩擦型和承壓型兩種受里方式，本文僅僅討論摩擦型高強(qiáng)螺栓結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)；對(duì)于摩擦型高強(qiáng)螺栓而已，其構(gòu)件的接觸面（摩擦面）通常經(jīng)特殊處理，使其凈潔并粗糟，以提高其抗滑移系數(shù)μ；對(duì)于本論文中抗滑移系數(shù)選取為0.4。
2 高強(qiáng)螺栓連接有限元模型的建立
主要目的是通過(guò)ANSYS的3D實(shí)體建模，分析高強(qiáng)度螺栓抗拉在高溫下的工作性能以及溫度對(duì)高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的極限承載力的影響。建模過(guò)程中利用ANSYS的Pre－tension功能，施加高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力，利用接觸單元來(lái)考慮螺栓和孔壁的接觸與分開(kāi)的情況以及連接板之間的摩擦作用。
展開(kāi) 低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)焊條選用
低合金高強(qiáng)鋼按照強(qiáng)度級(jí)別和熱處理狀態(tài)可分為熱軋鋼、正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼。低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，所選用的焊條對(duì)焊縫金屬的性能有非常重要的影響。
低合金高強(qiáng)鋼焊條選用
低合金高強(qiáng)鋼焊接也是根據(jù)鋼材的強(qiáng)度等級(jí)來(lái)選用焊條的，同時(shí)結(jié)合母材的可焊性、焊接結(jié)構(gòu)尺寸、坡口形狀、受力情況等因素綜合考慮選用焊條。
在環(huán)境溫度低，冷卻速度快，焊接接頭容易產(chǎn)生裂紋的情況下，選用比母材強(qiáng)度低一級(jí)的焊條。
主要依據(jù)是保證焊后金屬的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性等力學(xué)性能與母材匹配，而不要求焊縫金屬的化學(xué)成分與母材一致。
焊接厚大件，為防止出現(xiàn)焊接冷裂紋，可采用《低強(qiáng)匹配》原則，選用焊縫金屬?gòu)?qiáng)度低于母材強(qiáng)度的焊條。
選用焊條如:J606、J607、J707等。
②低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接選用焊條
低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋傾向比較大，因此嚴(yán)格控制焊縫金屬中的氫特別重要。所以低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接要選用低氫或超低氫焊條。
如:JXXXH、JXXXRH
③中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接選用焊條
中碳調(diào)質(zhì)鋼含碳量較高，為確保焊縫金屬的塑性、沖擊韌性和強(qiáng)度，提高焊縫金屬的抗裂性，應(yīng)選用低碳合金系統(tǒng)的焊條，盡量降低焊縫金屬中的硫、磷雜質(zhì)含量。
對(duì)于焊后需要進(jìn)行熱處理的構(gòu)件，還要考慮焊縫金屬化學(xué)成分要與母材相近。
展開(kāi) 第七屆高強(qiáng)鋼暨熱沖壓成形國(guó)際會(huì)議（ICHSU 2024）通知
2023年11月29日/熱成形產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟快訊--第七屆高強(qiáng)鋼暨熱沖壓成形國(guó)際會(huì)議（ICHSU 2024） 將在秉承前六屆會(huì)議關(guān)注熱沖壓成形新材料、新技術(shù)、新裝備的基礎(chǔ)上，聚焦節(jié)能減碳的科學(xué)路徑，高性能板料成形、多材料成形和數(shù)字化無(wú)損檢測(cè)等方向，就高性能熱沖壓材料與工藝、先進(jìn)高強(qiáng)鋼的冷沖壓成形技術(shù)、多材料成形的技術(shù)與應(yīng)用、多部件集成熱沖壓、激光加工、沖壓仿真應(yīng)用技術(shù)、新型鍍層與工藝、沖壓成形技術(shù)在商用車輕量化發(fā)展領(lǐng)域的解決方案等業(yè)界廣泛關(guān)注的話題進(jìn)行分享交流。
會(huì)議將特邀從事高性能金屬板料熱沖壓技術(shù)研究與應(yīng)用的專家做特邀報(bào)告外，還將邀請(qǐng)汽車行業(yè)專家、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專家和數(shù)字化裝備的專家做行業(yè)特邀報(bào)告。歡迎海內(nèi)外從事、關(guān)心熱成形產(chǎn)業(yè)的各界人士報(bào)名與會(huì)！大會(huì)邀請(qǐng)函請(qǐng)致電組委會(huì)索取。
展品范圍：
熱成形應(yīng)用產(chǎn)品、熱成形系統(tǒng)集成生產(chǎn)線、加熱設(shè)備、輸送設(shè)備、激光設(shè)備、沖壓設(shè)備、機(jī)器人設(shè)備、模具設(shè)備等；自動(dòng)化、信息化，包括 3D 仿真軟件、機(jī)器人系統(tǒng)集成、傳感器、視覺(jué)系統(tǒng)等；高強(qiáng)鋼、高強(qiáng)鋁、涂層材料、工模具鋼材料等。
上屆回顧：
2023年7月18日-20日，第三屆熱成形產(chǎn)業(yè)大會(huì)在武漢聯(lián)投麗笙酒店順利召開(kāi)。本屆熱成形產(chǎn)業(yè)大會(huì)由熱成形產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)、湖北省模具工業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合主辦；上海產(chǎn)業(yè)創(chuàng)意設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)、上海汽車工程學(xué)會(huì)、中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司、通快（中國(guó)）有限公司、廣東海高激光智能裝備有限公司、上海良時(shí)智能科技股份有限公司、凌云吉恩斯科技有限公司協(xié)辦；上海盟杉科技技術(shù)發(fā)展有限公司承辦；湖北眾悅匯集團(tuán)支持。
大會(huì)為期兩天，累計(jì)演講報(bào)告29場(chǎng)，展示企業(yè)41家，參會(huì)嘉賓410余名。
展開(kāi) 
寧波材料所在國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)高模碳纖維結(jié)構(gòu)性能關(guān)聯(lián)性研究領(lǐng)域取得進(jìn)展
高強(qiáng)高模碳纖維具有高比模量、熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定等系列優(yōu)點(diǎn)，是衛(wèi)星和航天器的主體結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)和防護(hù)結(jié)構(gòu)等不可替代的關(guān)鍵材料。中國(guó)科學(xué)院寧波材料所特種纖維事業(yè)部長(zhǎng)期致力于國(guó)產(chǎn)高性能碳纖維技術(shù)研發(fā)，于2016年2月、2018年3月相繼實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)M55J、M60J高強(qiáng)高模碳纖維制備技術(shù)突破。
圖1 國(guó)產(chǎn)M55J高模碳纖維與東麗M55J纖維截面形貌對(duì)比
在國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)高模碳纖維系列化制備技術(shù)基礎(chǔ)上，特種纖維事業(yè)部針對(duì)國(guó)產(chǎn)M55J級(jí)高強(qiáng)高模碳纖維微觀結(jié)構(gòu)-宏觀性能關(guān)聯(lián)性等領(lǐng)域基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展了深入研究，通過(guò)纖維截面形貌研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)M55J高模碳纖維截面呈規(guī)則圓形，而東麗M55J碳纖維呈腰形（圖1），進(jìn)一步通過(guò)高溫石墨化過(guò)程中纖維石墨特征結(jié)構(gòu)演變機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，高模碳纖維拉伸模量與Raman光譜中無(wú)序結(jié)構(gòu)D峰、石墨特征結(jié)構(gòu)G峰的半高寬存在一定函數(shù)關(guān)系，D峰、G峰半高寬值越小，纖維拉伸模量越高；同時(shí)，國(guó)產(chǎn)M55J碳纖維拉伸強(qiáng)度高達(dá)4.86GPa，顯著高于東麗M55J碳纖維的4.02GPa，結(jié)合該性能差異針對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，石墨微晶層間距和微晶取向是影響高模碳纖維拉伸強(qiáng)度關(guān)鍵因素，國(guó)產(chǎn)M55J高模碳纖維與東麗M55J碳纖維石墨微晶層間距相同，但國(guó)產(chǎn)M55J高模碳纖維具有更高石墨微晶取向（圖2），說(shuō)明高取向石墨微晶結(jié)構(gòu)有利于高模碳纖維拉伸強(qiáng)度的提高。該系列研究成果發(fā)表在Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2018, 112:111-118；Journal of Raman Spectroscopy，2019，doi.org/10.1002/jrs.5569等期刊上。
展開(kāi) 高強(qiáng)鋼DP780 局部斷裂性能研究
文 / 王秋雨，孟根巴根，呂浩，李立銘，張賽娟 · 河鋼股份有限公司唐山分公司
高強(qiáng)鋼DP780 在車身安全結(jié)構(gòu)件中廣泛應(yīng)用。該材料的剪切邊延展性的優(yōu)劣與鋼中馬氏體的彌散程度和馬氏體形貌以及馬氏體包圍鐵素體晶粒的連續(xù)度有關(guān)。
高強(qiáng)鋼DP780 因其出色的比強(qiáng)度與比剛度，成為先進(jìn)車身結(jié)構(gòu)制造的首選材料之一。DP780 與其他傳統(tǒng)材料相比，在車身零部件成形時(shí)更多的表現(xiàn)為由于翻邊、擴(kuò)孔等引起的邊緣局部開(kāi)裂。本文旨在以車身某縱梁結(jié)構(gòu)為例，研究DP780的微觀組織對(duì)零件成形時(shí)局部斷裂性能的影響。
問(wèn)題描述
圖1 為車身某典型件，該零件原始采用DP590-1.6mm，現(xiàn)計(jì)劃采用DP780-1.4mm 進(jìn)行材料升級(jí)換代，本文的目的是選用組織性能合適的DP780 完成該零件的成形。該零件通常在第一道次出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，因此本文主要研究該零件第一道次的成形過(guò)程。該零件為落料后翻邊成形，因此剪切邊延展性對(duì)材料成形時(shí)是否開(kāi)裂起著決定性的作用。
圖1 某縱梁沖壓時(shí)出現(xiàn)邊裂
材料選擇
現(xiàn)選擇兩種不同的成分和組織分布的DP780 進(jìn)行比較，已選取最優(yōu)的材料用于該縱梁的沖壓制作。DP780 的化學(xué)成分見(jiàn)表1。
表1 兩種DP780 化學(xué)成分(wt%)
高強(qiáng)鋼剪切邊延展性的優(yōu)劣與鋼中馬氏體的彌散程度和馬氏體形貌以及馬氏體包圍鐵素體晶粒的連續(xù)度有關(guān)。
展開(kāi) 對(duì)摩擦型高強(qiáng)螺栓的長(zhǎng)連接接觸分析探討
摩擦型高強(qiáng)螺栓是鋼結(jié)構(gòu)中常用的螺栓連接形式。在設(shè)計(jì)中認(rèn)為鋼板之間的拉力完全通過(guò)鋼板之間的接觸摩擦力傳遞，不考慮螺桿受剪或受彎，為此，需要在螺栓上施加一定水平的預(yù)拉力。對(duì)于采用多排螺栓傳遞拉力的鋼板搭接連接，當(dāng)螺栓排數(shù)較多時(shí)，螺栓傳力的不平衡性已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但涉及接觸問(wèn)題的數(shù)值計(jì)算分析目前尚不多見(jiàn)，本文嘗試通過(guò)COSMOS有限元軟件分析拉力在鋼板之間的傳遞規(guī)律，希望能對(duì)工程應(yīng)用有所幫助。
附件引用地址：http://www.idnovo.com.cn/article/2010/0311/article_60930.html
對(duì)摩擦型高強(qiáng)螺栓的長(zhǎng)連接接觸分析探討.doc
展開(kāi) 中科大Science子刊：輕質(zhì)高強(qiáng)、防腐防火人工木材！
天然木材的獨(dú)特取向孔道結(jié)構(gòu)賦予其輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，有關(guān)仿木頭結(jié)構(gòu)的研究是國(guó)際上仿生材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。然而，傳統(tǒng)的仿木頭結(jié)構(gòu)材料是“徒有其型”，以往研究實(shí)現(xiàn)取向孔道結(jié)構(gòu)的模仿，但其力學(xué)性能遠(yuǎn)不能令人滿意。例如，目前開(kāi)發(fā)的陶瓷基仿木頭結(jié)構(gòu)材料，密度高、強(qiáng)度低、缺陷多，且制備過(guò)程需要高溫?zé)Y(jié)（通常>1500℃）。因此，如何制備真正具有輕質(zhì)高強(qiáng)特點(diǎn)的仿木材結(jié)構(gòu)材料是仿生材料研究領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)。
近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授俞書宏帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，發(fā)展了一種冰晶誘導(dǎo)自組裝和熱固化相結(jié)合的新技術(shù)，以傳統(tǒng)的酚醛樹(shù)脂和密胺樹(shù)脂為基體材料，研制出一系列具有類似天然木材取向孔道結(jié)構(gòu)的新型仿生人工木材。該系列仿生人工木材具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕和隔熱防火等優(yōu)點(diǎn)。
8月10日，相關(guān)研究成果以Bioinspired polymeric woods為題，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，Science雜志科學(xué)新聞以This synthetic wood is as strong as the real thing—and won’t catch fire為題，對(duì)該成果進(jìn)行報(bào)道。論文的共同第一作者為博士后于志龍和碩士生楊寧。
論文鏈接
http://advances.sciencemag.org/content/4/8/eaat7223
研究人員研制的一系列樹(shù)脂基仿生人工木材，具有類似天然木材的取向孔道結(jié)構(gòu)，并且壁厚和孔尺寸具有很好的可調(diào)控性（圖1）。這種方法可以復(fù)合多種納米材料以制備多功能復(fù)合人工木材，而且簡(jiǎn)單高效，容易放大生產(chǎn)。這種取向孔道結(jié)構(gòu)的人工木材具有突出的機(jī)械性能，壓縮屈服強(qiáng)度優(yōu)于已開(kāi)發(fā)的多種仿木結(jié)構(gòu)的陶瓷材料，且與天然木材性能相當(dāng)（圖2）。
圖1.人工木頭的制備過(guò)程示意圖。
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