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チタン鋼複合板の軸圧縮安定性に関する解析と研究

Aug 29, 2024

チタン鋼複合板は、母材の低炭素鋼と被覆材のチタン金属を圧延、複合加工した高性能鋼材です。現在、エンジニアリング分野で広く研究され、応用されている複合金属プロファイルの 1 つです。従来の鋼と比較して、チタン鋼複合パネルは熱伝導性が高く、コストが低く、価格と市場の点で大きな利点があります。設計効率を向上させ、メンテナンスコストを削減できます。現在、チタン鋼複合板の機械的研究は行われていますが、安定性に関する研究はまだ不十分です。この論文は、チタン鋼複合板の圧縮安定性理論に基づいて、圧縮下でのその安定性を分析します。

に関する研究チタン鋼複合板主に準備方法に焦点を当てます。現在の製造方法には、主に拡散複合法、爆発性複合法、爆発性転動複合法、および転動複合法が含まれます。拡散複合法は主に小型の溶接継手の作製に使用されますが、作製時間が長く効率が低いです。爆薬複合法は、工程が簡単で、接合強度が高く、波形の界面が得られることから、広く使用されている製造方法です。しかし、爆発によって発生する大きな振動と騒音により、ある程度の環境汚染や騒音公害を引き起こす可能性があり、グリーン開発の傾向とは一致しません。また、作業条件が悪く機械化度も低いため、大型のチタン鋼複合板を製造することができない。爆発圧延複合法も広く使用されていますが、プロセスが複雑であり、不適切な制御はチタン鋼複合板の接合強度に影響を与える可能性があります。複合板を圧延して製造されたチタン鋼複合板は、表面品質が良く、サイズが自由で、精度が高く、環境汚染が少なく、歩留まりが高い。保護層面積が大きいチタン鋼複合板の加工に適しており、今後の主流となります。チタン鋼複合板材を図1に示します。

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表 1 は、チタン鋼複合パネルのベースおよびクラッド材料の物理的特性を示しています。
GB/T 8547-2019「チタン鋼複合板」および GB/T 8546-2017「チタンステンレス鋼複合板」は、チタン鋼複合板の引張強度、伸び、せん断強度の計算を提案しています。引張強さの下限値 Rmj は式 (1) に従って計算されます。

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式中、t1は低炭素鋼母材の厚さ(mm)、t1は低炭素鋼母材の厚さ(mm)、 T2はチタン金属コーティングの厚さ(mm)です。 Rm1は低炭素鋼母材の引張強さの下限規格値(MPa)です。 Rm2はチタンメタルコーティングの引張強さ(MPa)の下限規格値です。
チタン鋼複合板の伸び率Aは、母材または被覆材の規格の中央値の下限値以上であることが必要です。 0種チタン鋼複合板間の界面のせん断強度は196MPa以上、1種チタン鋼複合板と2種チタン鋼複合板間の界面のせん断強度は140MPa以上です。異なる温度におけるチタン鋼複合板のせん断強度を図 2 に示します。

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平衡法は、微小たわみ弾性の理論を使用してプレートの平衡方程式を確立し、最小解を計算し、分岐座屈荷重を取得します。平衡法は座屈荷重の正確な解を得ることができますが、安定性を決定することはできず、複雑な条件下で解決することは困難です。したがって、平衡法はプレートの座屈荷重を計算するための基本的な解析手法としてのみ使用できます。エネルギー法は座屈荷重の計算や座屈後のたわみ解析もできるため、プレート解析に広く使用されています。ポテンシャルエネルギーの原理によれば、構造は平衡状態において常に一定の値を持ちます。これに基づいて、この位置エネルギーを使用して平衡方程式を求め、座屈荷重を決定することができ、最小位置エネルギーの原理を使用して平衡の安定性を判断することもできます。数値法は、平衡法では解決できない複雑な問題や、エネルギー法では表現できない問題を効果的に解決できます。高速かつ効果的な解析手法として、特に弾塑性解析において正確な解を迅速に得ることができます。
座屈解析。
たわみ後のプレートの全体的な支持力と安定性が低下するため、たわみの増加はその性能に影響を与えます。したがって、現在の規制ではプレートの幅と厚さの比率が制限されており、全体的に不安定になる前にプレートが局所的に不安定にならないことが求められています。座屈後のプレートの強度に対する座屈効果を考慮すると、連続強度法は複合プレートの形状開発をより正確に考慮し、構造設計を最適化できます。