本文關鍵詞：特高壓輸電鐵塔風振疲勞性能及典型焊接接頭疲勞壽命研究

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【摘要】：隨著輸電線路工程的大量建設,尤其是特高壓輸電線路的建設,作為工程基礎的輸電鐵塔加工制造也成為施工部門非常關心的課題。輸電鐵塔對風非常敏感,因而風載荷在輸電鐵塔的設計中占有重要地位。目前,大多數(shù)工程應用考慮到了輸電鐵塔主要承受風載荷作用,但是只按靜載荷計算,而不驗算風振作用于結(jié)構(gòu)的疲勞強度。對于輸電鐵塔來說,焊接結(jié)構(gòu)受風振疲勞的影響很大,尤其是對于受拉和受彎焊接構(gòu)件。同時為了提高輸電鐵塔的性能尤其是特高壓輸電鐵塔的強度、減輕塔重、延長塔的使用壽命,提高經(jīng)濟與環(huán)境效益,更高牌號的低合金高強鋼越來越多應用于輸電鐵塔的制造中,如本文中六橫電廠一春曉500kV線路工程主體結(jié)構(gòu)應用了Q420鋼材料。但是Q420鋼在特高壓輸電鐵塔中的應用主要存在兩個主要問題：一是其焊接性相對較差,焊后容易產(chǎn)生缺陷；二是對于Q420鋼焊接接頭在風載荷作用下疲勞失效問題研究不足。本文以風振疲勞下的輸電鐵塔結(jié)構(gòu)為研究對象,以提高輸電鐵塔結(jié)構(gòu)焊接疲勞強度為核心,針對輸電鐵塔的風振疲勞做了一些研究。本文的主要內(nèi)容如下：(1) 應用風載荷理論、金屬疲勞理論以及疲勞損傷累積理論,對輸電鐵塔風載荷分布、風振特性及風振疲勞壽命進行了分析,從鐵塔設計層面對輸電鐵塔風振疲勞壽命做了預測及分析。(2) 針對Q420鋼焊接工藝進行分析,從焊接方法、焊接參數(shù)上對Q420鋼的焊接做了對比研究；基于輸電鐵塔風載荷及風振特性分析,對鐵塔用典型焊接接頭進行了疲勞試驗研究,通過試驗分析確定其疲勞性能。(3) 研究了影響輸電鐵塔焊接接頭疲勞壽命的主要因素,著重從細化焊縫晶粒、減少焊接缺陷兩方面對焊縫疲勞進行分析,提出了可以提高疲勞強度的焊接工藝方法。(4) 為了增大焊接工藝要求的冗余度,對合金元素及焊縫組織相成分做了分析,研究了稀土元素過渡到焊縫組織的方法,提高焊接接頭的疲勞性能從而保證輸電鐵塔服役壽命；根據(jù)試驗結(jié)果及焊條材料分析,完成Q420鋼抗疲勞性能專用焊材開發(fā)。
【關鍵詞】：輸電鐵塔 風載荷 低合金高強鋼 疲勞性能 焊縫合金化
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM75
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 低合金高強鋼介紹13-17
• 1.2.1 低合金高強鋼在輸電鐵塔中應用情況13-14
• 1.2.2 低合金高強鋼的焊接性14-17
• 1.3 風載荷基本理論17-19
• 1.3.1 風速的表達17
• 1.3.2 平均風和脈動風17-18
• 1.3.3 風載荷模型18-19
• 1.4 有關風振疲勞的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-23
• 1.4.1 焊接結(jié)構(gòu)疲勞研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4.2 輸電塔系風振疲勞的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4.3 輸電鐵塔焊接接頭風振疲勞分析的特殊性22-23
• 1.5 本課題的主要研究內(nèi)容23-24
• 1.6 本文的研究方法24-26
• 2 焊接結(jié)構(gòu)疲勞的理論研究26-38
• 2.1 金屬疲勞基本理論26
• 2.2 輸電鐵塔焊接接頭疲勞強度分析26-28
• 2.2.1 焊接結(jié)構(gòu)疲勞強度與金屬疲勞強度差異性分析26-27
• 2.2.2 S-N曲線分析及疲勞壽命分析方法27-28
• 2.3 金屬結(jié)構(gòu)疲勞斷裂過程及特征28-30
• 2.4 結(jié)構(gòu)疲勞累積損傷理論30-33
• 2.4.1 線性疲勞累積損傷理論30-31
• 2.4.2 非線性疲勞累積損傷理論31-32
• 2.4.3 概率疲勞累積損傷理論32-33
• 2.5 焊接結(jié)構(gòu)疲勞失效的原因分析33-34
• 2.5.1 焊接缺陷的影響33-34
• 2.5.2 焊接殘余應力的影響34
• 2.6 疲勞強度的影響因素(微觀)34-35
• 2.7 提高輸電鐵塔疲勞壽命的方法35-37
• 2.7.1 提高焊接構(gòu)件的疲勞強度35-36
• 2.7.2 特高輸電鐵塔風振疲勞控制36-37
• 2.8 本章小結(jié)37-38
• 3 輸電鐵塔的風載荷及其響應分析38-48
• 3.1 輸電鐵塔塔身的風載荷計算38-41
• 3.2 輸電鐵塔塔身動力學分析41-44
• 3.2.1 鐵塔結(jié)構(gòu)風載荷作用下動力學分析41
• 3.2.2 隨機疲勞理論41-44
• 3.2.3 窄帶過程的疲勞積累損傷44
• 3.3 鋼結(jié)構(gòu)鐵架塔風振疲勞壽命預測44-47
• 3.3.1 輸電鐵塔疲勞損傷估算44-46
• 3.3.2 輸電鐵塔風振疲勞壽命預測46-47
• 3.4 小結(jié)47-48
• 4 輸電鐵塔用Q420鋼典型焊接接頭疲勞性能研究48-59
• 4.1 試驗設計與方案確定48-50
• 4.1.1 輸電鐵塔焊接接頭疲勞試驗方案設計48-49
• 4.1.2 初始試驗方案失敗原因分析49
• 4.1.3 試驗方案的確定49-50
• 4.2 材料及試驗方法50-51
• 4.2.1 材料選擇50
• 4.2.2 焊接工藝及參數(shù)50-51
• 4.3 疲勞試驗方法及設備51-52
• 4.3.1 疲勞試樣的制備51
• 4.3.2 疲勞試驗及設備51-52
• 4.4 試驗數(shù)據(jù)處理分析52-54
• 4.5 疲勞斷裂分析54-58
• 4.5.1 宏觀斷口分析54
• 4.5.2 顯微組織分析54-56
• 4.5.3 微觀斷口分析56-58
• 4.6 小結(jié)58-59
• 5 輸電鐵塔用Q420鋼焊接接頭焊接性能研究及匹配焊材設計59-70
• 5.1 Q420鋼焊接性分析59-61
• 5.1.1 Q420鋼的碳當量59
• 5.1.2 熱裂紋敏感系數(shù)59-60
• 5.1.3 再熱裂紋60
• 5.1.4 輸電鐵塔用Q420鋼焊接性評價60-61
• 5.2 Q420鋼專用焊條的研究思路61-65
• 5.2.1 Q420鋼焊條的設計內(nèi)容61-62
• 5.2.2 Q420鋼焊縫組織組成相設計62-63
• 5.2.3 合金元素對焊縫組織和性能的影響63-65
• 5.3 Q420鋼匹配焊材設計65-66
• 5.3.1 Q420鋼專用焊條焊芯的選定65
• 5.3.2 Q420鋼專用焊條藥皮的分析設計65-66
• 5.4 焊縫合金化試驗66-69
• 5.4.1 試驗材料66
• 5.4.2 試驗方法66-68
• 5.4.3 試驗結(jié)果與分析68-69
• 5.5 Q420鋼焊條藥皮配方確定69
• 5.6 小結(jié)69-70
• 6 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 論文研究結(jié)論總結(jié)70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻72-76
• 作者簡介76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 嚴正凱;;低合金高強鋼的焊接工藝研究[J];機械工程與自動化;2007年01期

，

本文編號：927441