1. العوامل التي تؤثر على قدرة الحمل النهائية لاتصالات الحافة

وفقا للعديد من الدراسات, تتأثر القدرة الحاملة للحمل النهائي لاتصالات الحافة بمجموعة متنوعة من العوامل, بما في ذلك سمك لوحة الحافة, عدد البراغي, المسافة بين الحافة والأنابيب الصلب, وقوة المواد. فمثلا:

• شفة لوحة السمك : سمك لوحة الحافة له تأثير كبير على سعة الحمل. وقد أظهرت الدراسات أنه عندما يزداد سمك لوحة الحافة, تزيد سعة حمل الحمل لاتصال الحافة. فمثلا, أشارت بعض الدراسات إلى أن سمك لوحة الحافة يجب أن يكون أكبر من 14 مم لتقليل انخفاض سعة الحمل الناتجة عن تشوه البلاستيك.
• عدد وتخطيط البراغي : إن عدد البراغي وتخطيطها لها أيضًا تأثير مهم على سعة الحمل لتوصيلات الحافة. فمثلا, زيادة عدد البراغي يمكن أن تحسن قوة التعب والاستقرار العام للاتصال .
• قوة المواد : ترتبط سعة تحمل اتصال الحافة أيضًا ارتباطًا وثيقًا بقوة المادة المستخدمة. فمثلا, استخدام الفولاذ عالي القوة (مثل Q690) يمكن أن تحسن بشكل كبير من قدرة الحمل النهائية لاتصالات الحافة. .

2. المحاكاة التجريبية والرقمية لقدرة الحمل النهائية

لقد تحققت دراسات المحاكاة التجريبية والرقمية المتعددة من قدرة الحمل النهائية لاتصالات الحافة:

• البحث التجريبي : من خلال تجارب الحجم الكامل, وجد الباحثون أن اتصالات الحافة تظهر بشكل أساسي في وضعين فشل في حالة الحد: الأول هو أن التشوه البلاستيكي المفرط في لوحة الحافة يؤدي إلى انخفاض في قدرة الحمل; والآخر هو أن محصول أنبوب الصلب يؤدي إلى فشل الاتصال. بالإضافة الى, لأنواع مختلفة من اتصالات الحافة (مثل الشفاه الرقبة والشفاه الملحومة المسطحة), تظهر النتائج التجريبية أن سمك لوحة الحافة وعدد البراغي هي المعلمات الرئيسية التي تؤثر على سعة الحمل.
• المحاكاة العددية : يستخدم تحليل العناصر المحدودة على نطاق واسع للتنبؤ بقدرة الحمل النهائية لاتصالات الحافة. فمثلا, من خلال محاكاة برنامج ANSYS, وقد وجد أن زيادة سمك لوحات الحافة وعدد البراغي يمكن أن يحسن بشكل كبير من الصلابة وقدرة الحمل للاتصال. . بالإضافة الى, لتصميمات محددة (مثل اتصالات الحافة مع لوحات التعزيز الواحد الواحد), يتوافق نموذج العناصر المحدودة مع النتائج التجريبية جيدًا. .

3. التحليل النظري لقدرة تحمل النهائي

يكشف التحليل النظري أيضًا عن انتظام قدرة حمل اتصال الشفة:

• صيغة سعة الحمل : تشير الأبحاث إلى أن القدرة الحاملة للحمل النهائي لاتصال الحافة ترتبط بشكل إيجابي بسماكها, في حين أن العلاقة أصغر بطول لوحة التوصيل وسمك الصلب الزاوية. .
• وضع الفشل : تشمل أوضاع الفشل الرئيسية لاتصال الحافة تشوه البلاستيك, الترباس تخفيف العائد والأنابيب الصلب. فمثلا, يمكن أن تسبب البراغي السائبة فشل التعب في الاتصال تحت التحميل الدوري, مثل تحميل الرياح أو عمل الزلزال.

4. التطبيق والتحسين

للتطبيقات الهندسية العملية, اقترح الباحثون مجموعة متنوعة من تدابير التحسين:

• تعزيز التصميم : بزيادة سمك لوحة الحافة, باستخدام الصلب الفولاذ عالي القوة أو قناة الترابط, يمكن تحسين سعة الحمل وعمر التعب من اتصال الحافة بشكل كبير.
• تخطيط محسّن : ترتيب معقول للمسامير وزيادة عدد البراغي يمكن أن يحسن الصلابة الكلية واستقرار الاتصال .
• هيكل جديد : فمثلا, يمكن أن يؤدي استخدام اتصال شفة الصلح متعدد الحلويات إلى تحسين قدرة وتصلب الحمل.

ختاماً

بناءً على التحليل أعلاه, تتأثر سعة الحمل النهائية لاتصالات شفة برج أنابيب الصلب بمجموعة متنوعة من العوامل, بما في ذلك قوة المواد, شفة لوحة السمك, عدد البراغي وطريقة التصميم. من خلال مزيج من التجريبية, المحاكاة العددية والتحليل النظري, يمكن التنبؤ بفعالية قدرة الحمل لتوصيلات الحافة. في نفس الوقت, في المشاريع الفعلية, يجب اختيار المواد المناسبة ومعلمات التصميم وفقًا لاحتياجات محددة, ويجب اتخاذ تدابير التحسين المقابلة لتحسين سلامة وموثوقية الاتصال.

كيف يؤثر سمك لوحة الحافة على وجه التحديد على سعة الحمل النهائي لاتصال شفة برج أنابيب الصلب?

وفقًا للمعلومات التي بحثت عنها, سماكة لوحة الحافة لها تأثير كبير على قدرة تحمل في نهاية المطاف لاتصال شفة برج أنابيب الصلب. على وجه التحديد, يمكن أن تؤدي الزيادة في سماكة لوحة الحافة إلى تحسين قوة وتصلب العقد الحافة, تقليل تشوه لوحة الحافة وتركيز الإجهاد عند الاتصال بين لوحة الحافة والمادة الرئيسية, وبالتالي تحسين قدرة الحمل النهائية لاتصال الحافة. ومع ذلك, عندما يصل سمك لوحة الحافة إلى قيمة معينة, تأثيرها على تحسين قدرة الحمل النهائية سوف يضعف تدريجيا, وقد يزيد من استخدام المواد غير الضرورية بسبب لوحة الحافة السميكة جدًا, مما أدى إلى انخفاض في الكفاءة الاقتصادية.

في التطبيقات العملية, يتطلب اختيار سمك لوحة الحافة النظر الشامل في أداء حمل الحمل والاقتصاد. فمثلا, لبرج أنابيب الصلب عالية الضغط عالية الشفاه مزورة, على الرغم من أن الزيادة في سمك لوحة الحافة يمكن أن تحسن الصلابة الأولية وأداء الحمل الشد للعقدة, كما أنه سيزيد من الإجهاد الإضافي الناتج عن قوة التطفل على الترباس, وبالتالي تؤثر على التحميل المسبق للبراغي والاستقرار على المدى الطويل للعقد. وبالتالي, يجب اختيار تصميم سماكة لوحة الحافة معقولة قدر الإمكان لتحقيق أفضل اقتصاد وسلامة مع تلبية السلامة الهيكلية.

بالإضافة الى, سمك لوحة الحافة له أيضًا تأثير معين على قوة الترباس. كلما زادت قوة التحميل المسبق للترباس, كلما زادت الصلابة الأولية للوحة الحافة, لكن القوة المسبقة المسبقة للمساع قد تسبب عدم كفاية قوة التحميل المسبق للترباس, والتي ستؤثر على سعة الحمل للعقدة. وبالتالي, عند تصميم سمك لوحة الحافة, من الضروري أيضًا النظر في تأثير قوة التحميل المسبق للتثبيت لضمان أن تكون قوة التحميل المسبقة الترباس ضمن نطاق معقول.

سماكة لوحة الحافة لها تأثير مهم على القدرة على تحمل الحمل النهائي لاتصال برج أنابيب الصلب.

ما هي الاختلافات الرئيسية بين البحث التجريبي والمحاكاة العددية في التنبؤ بقدرة الحمل النهائية لاتصالات الحافة?

تنعكس الاختلافات الرئيسية بين البحث التجريبي والمحاكاة العددية في التنبؤ بقدرة تحمل الحمل النهائية لاتصال الحافة بشكل أساسي في الجوانب التالية:

1. الاختلافات في قدرة حمل الحمل :
   • موجود بينهم, كان الفرق في قدرة حمل الحمل لمفاصل الحافة بين التجارب والاختبارات العددية 14.76%, بينما كان الفرق في مفاصل الغلاف 18.83%. هذا يدل على أن نتائج المحاكاة العددية أعلى قليلاً من نتائج الاختبار المختبري, ربما لأن المحاكاة العددية تفي بشكل أفضل بظروف التحميل المثالية .
2. الاختلافات في عملية التحميل :
   • يتطور مفصل الحافة بسرعة في المرحلة الأولية, مع انخفاض طفيف في الصلابة بعد العائد, ثم يستقر الحمل, إظهار قدرة جيدة على الحمل في المرحلة المتأخرة. في المقابل, تصلب مفصل الغلاف أكبر قليلاً من مفصل الحافة, والقوة النهائية هي 2.85 مرات ذلك من مفصل الحافة. آلية انتقال القوة واضحة وتوزيع الحمل موحد, إظهار ليونة جيدة وقدرة تحمل الحمل النهائي. .
3. الاختلافات في خصائص المواد :
   • موجود في هذه الأثناء, تظهر نتائج اختبار الانحناء لـ IPCBI مع CSW أنه على الرغم من فشل الانحناء, تم عرض أداء ثني ممتاز. هذا يتفق مع نتائج عمليات المحاكاة العددية, إظهار تأثير كبير من CSW على قدرة الحمل النهائية لاتصالات الحافة .
4. آثار المعلمات النموذجية :
   • موجود بينهم, كانت قدرة تحمل المحامل المنزلق في شكلين مستعرضين من CFST-1S و CFST-2 على أعلى العمود محاكاة عددية ومقارنة تجريبية. تظهر النتائج أن قدرة الحمل لمحاكاة FE لم تنخفض بشكل كبير, وعلى الرغم من وجود بعض الأخطاء, الخطأ ضمن نطاق مقبول. هذا يدل على أن المحاكاة العددية يمكن أن تتنبأ بشكل أفضل بسعة الحمل لتوصيلات الحافة .
5. الاختلافات في ظروف التحميل :
   • في التحقق من نموذج العناصر المحدودة, الخطأ بين تحميل الحد واختبار نموذج العنصر المحدود هو في الداخل 15%, ومنحنى انحراف حمولة الحمل, الحد من منحنى سلالة الحمل المحوري ونتائج الاختبار متسقة بشكل جيد, مشيرا إلى أن نموذج العناصر المحدودة أكثر دقة.

تكمن الاختلافات الرئيسية بين البحث التجريبي والمحاكاة العددية في التنبؤ بقدرة حمل الحمل النهائية لاتصال الحافة في القيم العددية المحددة لقدرة تحمل الحمل, تفاصيل عملية التحميل, وانعكاس خصائص المواد. غالبًا ما تكون عمليات المحاكاة العددية أكثر قدرة على تلبية ظروف التحميل المثالية, وبالتالي توفير نتائج تنبؤ أكثر دقة.

ما هي تفاصيل التصميم الخاصة بالاتصال الجديد لتصلب الحافة ومزاياها المحددة لقدرة الحمل وتصلبها?

تفاصيل التصميم الخاصة بالاتصال الجديد لتصلب الحافة ومزاياها المحددة على قدرتها على التحميل وتصلبها على النحو التالي:

تفاصيل التصميم

1. هيكل تصلب متعدد الحلقات : يتبنى اتصال شفة شفة جديد متعدد الحلقات تصميم تصلب متعدد الحلقات, والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير من سعة الحمل لعقدة الحافة. على وجه التحديد, يمكن زيادة قدرة الحمل لتصلب التحولات متعددة الخطوط 50% إلى 80% بالمقارنة مع عقد أنابيب الصلب أحادية الحلقة.
2. العقد الحافة الصلبة الداخلية والخارجية : بالإضافة إلى تصلب حارات متعددة, يقدم اتصال الحافة الجديد أيضًا تصميم العقد الصلبة الداخلية والخارجية. لا يحسن هذا التصميم سعة حمل العقدة فقط, ولكن أيضا ينقذ حول 2% من المواد.
3. مسامير عالية القوة وتصلب : في التطبيقات العملية, يمكن أن يؤدي إعداد مسامير عالية القوة وتصلب إلى زيادة تحسين سعة الحمل والتصلب الأولي للعقدة. فمثلا, الترباس ذو القوة العالية 12.9 له قوة ما قبل التوتر أعلى وقدرة المحمل النهائي, في حين أن الأضلاع القوية يمكن أن تحمي اللحامات من لوحة الحافة وجدران العمود, جعل قدرة العمل المنسقة أقوى .

مزايا محددة لقدرة الحمل والتصلب

1. سعة التحميل المحسنة : تم تحسين سعة الحمل لاتصال شفة تصلب متعدد الحلقات بشكل كبير, تجلى على وجه التحديد كزيادة 50% إلى 80%. يرجع هذا التحسن بشكل أساسي إلى التصميم الأمثل للهيكل متعدد الحلقات, والتي يمكن أن تتفرق بشكل أكثر فاعلية وأحمال النقل.
2. تحسين الصلابة : من خلال ضبط الأسطوانة الأساسية والمسامير عالية القوة, تم تحسين الصلابة الأولية والليونة للعقد بشكل كبير. فمثلا, يمكن لترتيب الأسطوانة الأساسية تحسين إجهاد مجموعة الترباس عند اتصال الحافة, تقليل فقدان التظاهر, وتحسين ليونة وصبدة العقد. . بالإضافة الى, كما أن استخدام البراغي ذات القوة العالية وتصلبه يحسن بشكل كبير معامل الصلابة الأولية والليونة للعقد. .
3. توفير المواد : بالمقارنة مع العقد الحافة الصلبة التقليدية, يمكن أن تنقذ العقد الشفة الصلبة الداخلية والخارجية 2% من المواد, التي لها فوائد اقتصادية كبيرة في المشاريع واسعة النطاق.

سيناريوهات التطبيق

إن توصيل شفة شفة جديد متعدد الحلقات مناسب بشكل خاص لتصميم برج أنابيب الصلب في الجهد العالي للغاية, متعدد المنعطفات, نطاق كبير ومشاريع خطية أخرى. هذا التصميم لا يحسن سلامة وموثوقية الهيكل فقط, ولكن يوفر أيضًا الدعم الفني للهندسة.

ختاماً

إن اتصال شفة الحافة الجديد متعدد الحلقات يحسن بشكل كبير سعة الحمل وتصلبه من خلال التصميم الأمثل أثناء توفير المواد.

كيفية تحسين ترتيب الترباس لاتصالات الحافة من خلال تحليل العناصر المحدودة لتحسين قدرتها على تحمل الحمل النهائي?

وفقًا للمعلومات التي بحثت عنها, يمكن تحقيق ترتيب الترباس لاتصالات الحافة لتحسين قدرتها على تحمل الحمل النهائي بالطرق التالية:

1. تحليل العناصر المحدودة (الهيئة الاتحادية للبيئة) :
   • يتم نمذجة اتصالات الحافة وتحليلها باستخدام برنامج تحليل العناصر المحدودة مثل ANSYS Workbench. من خلال محاكاة ظروف الإجهاد في ظل ظروف عمل مختلفة, من الممكن تحديد قواعد توزيع الإجهاد والضغط لنظام اتصال شفة الترباس تحت التحميل المسبق وتحت ظروف تحمل الضغط.
   • من خلال الجمع بين فكرة التصميم المحسنة مع تحليل العناصر المحدودة, يمكن تحسين الأبعاد الهندسية لنظام اتصال شفة الترباس, وبالتالي تقليل الحد الأقصى للضغط المكافئ على المفصل, تقليل كمية تشوه الحافة, وتوسيع عمر خدمة الاتصال الشفة.
2. معامل تصحيح إجهاد الترباس :
   • يتم تقديم معامل تصحيح الإجهاد الترباس M في التصميم لأخذ في الاعتبار لحظة الانحناء الإضافية الناتجة عن تشوه أنبوب الفولاذ Q690 إلى الترباس. تظهر الأبحاث أن أخذ M إلى 0.62 يمكن أن يحسن بشكل فعال توحيد توزيع التوتر لمجموعات الترباس, وبالتالي تحسين قدرة تحمل في نهاية المطاف لاتصالات الحافة. .
3. كثافة تخطيط الترباس :
   • كلما كان الترباس أقرب إلى جدار الأنابيب, كلما تم تحسين سعة تحمل العقدة النهائية. وبالتالي, يمكن أن يؤدي تحسين كثافة الترتيب للمسامير إلى جعلها أقرب إلى جدار الأنابيب تحسين سعة الحمل النهائية لاتصال الحافة بشكل فعال .
4. مسبق الترباس :
   • يمكن أن تؤدي زيادة قوة التحميل المسبق للمسامير إلى زيادة القدرة على تحمل الحافة في نهاية المطاف. يوضح تحليل العناصر التجريبية والمحدودة أن مجموعات الترباس ذات قوة التحميل المسبقة أكبر قد زادت من سعة الحمل المحلية وتشوهها تحت تحميل التأثير .
5. قطر الترباس :
   • يمكن أن تؤدي الزيادة في قطر الترباس إلى زيادة قدرة التحمل النهائية لاتصال الترباس للأنبوب المركب. تظهر الأبحاث أنه مع زيادة قطر الترباس, تزيد القدرة النهائية لتوصيل مسمار الأنبوب المركب بشكل غير خطي. .
6. تصميم الغسالة :
   • يمكن أن تقلل حشوات الحافة المعززة من تركيز الإجهاد في الجدار الداخلي للأنبوب وتحسين قدرة حافة الفتحة على مقاومة تداعيات الكراك. من خلال تصميم وتثبيت حشوات الحافة على الجانب الداخلي من جدار الأنابيب, يمكن تحسين سعة الحمل النهائية لاتصالات الحافة بشكل فعال. .
7. خصائص أضرار مجموعة الترباس :
   • سمة الأضرار لمجموعة الترباس هي تلف متسلسل. البراغي الثلاثة الأولى لمجموعة الترباس العلوية هي براغي الحمل الأولية, وتحدد قدرتها الحاملة للحمل قدرة الحمل على بنية الاتصال الإجمالية. وبالتالي, يجب ضمان التحميل المسبق وكثافة التوزيع لهذه البراغي الرئيسية في التصميم .
8. حالة الترباس :
   • في حالة ما قبل الإثارة, أنماط الإجهاد الكلي والاختلاف في موصل شفة الترباس هي في الأساس نفس تلك الوضع العام. مع زيادة الضغط في الأنبوب تدريجيا, أنماط اختلاف الإجهاد والسلالة لكل مكون هي نفسها في الأساس. وبالتالي, يجب النظر بشكل كامل في ظروف الإجهاد تحت الحالة المحملة مسبقًا في التصميم.

ما هي النتائج البحثية المحددة لتأثير استخدام الفولاذ عالي القوة على القدرة الحاملة للحمل النهائي لاتصالات الحافة?

وفقًا للمعلومات التي بحثت عنها, يتم إعطاء نتائج البحث المحددة التالية لتأثير استخدام الصلب عالي القوة على قدرة تحمل الحمل النهائية لاتصال الحافة:

1. تطبيق الصلب عالي القوة Q690 :
   • تشير الأبحاث إلى أن استخدام الصلب عالي القوة Q690 كمواد شفة يمكن أن يحسن بشكل كبير من قدرة الحمل النهائية للشفة. Q690 الفولاذ عالي القوة لديه قوة عالية العائد وقوة الشد, مما يسمح للحافة بتحمل أحمال أكبر عندما تحت الضغط, وبالتالي تحسين سلامة وموثوقية الهيكل العام. .
2. تحليل العناصر المحدودة والتحقق التجريبي :
   • من خلال تحليل العناصر المحدودة واختبار الشد المحور, وجد البحث أن طريقة تصميم شفة الصلب عالية القوة Q690 معقولة ويمكن أن تلبي متطلبات التطبيقات الهندسية. تظهر نتائج الاختبار أن عقدة الحافة تخضع لقوة معقولة, ويوصى على معامل تصحيح الإجهاد من الترباس 0.62 لتقليل لحظة الانحناء الإضافية الناتجة عن تشوه لوحة الصلب عالية القوة على الترباس. .
3. آثار البراغي وسمك لوحة الحافة :
   • كلما اقتربت البراغي من جدار الأنابيب, كلما زادت قدرة تحمل الحافة. بالإضافة الى, سمك لوحة الحافة له أيضًا تأثير كبير على قدرة تحمل العقدة النهائية. زيادة سمك لوحة الحافة يمكن أن تحسن قدرة المحمل, ولكن عندما يتجاوز سمك لوحة الحافة قيمة معينة, الزيادة في السماكة لها تأثير ضئيل على تحسين قدرة المحمل .
4. آثار قطر الأنابيب الفولاذية وسمكها :
   • إن قطر وسمك أنبوب الصلب لهما تأثير كبير على قدرة تحمل في نهاية المطاف لاتصال الحافة. تشير الأبحاث إلى أن نسبة قطر الأنابيب الفولاذية إلى سمك لها تأثير مهم على قدرة تحمل الحافة. يمكن أن تؤدي نسبة القطر الأكبر والسماكة إلى تحسين قدرة تحمل الحافة. .
5. آثار الإجهاد المتبقي على اللحام :
   • الإجهاد المتبقي والتشوه المتبقي أثناء اللحام له تأثير كبير على إجهاد عقدة الحافة. الشفاه الصلبة التي تستخدم المصارعة لها تأثير كبير على الإجهاد المتبقي لحام والتشوه المتبقي, لذلك يجب إيلاء اهتمام خاص لهذه العوامل أثناء التصميم. .
6. تطبيق الحافة المزورة عن الرقبة :
   • تجمع الحافة على شكل رقبة بين مزايا الشفاه الصلبة والشفاه المرنة, ولديه خصائص الصلابة الكبيرة, تشوه صغير وحجم لحام منخفض. تشير الأبحاث إلى أن أداء الحمل الشد للعقد في مستويات سعة التحمل المختلفة أمر جيد, يصل الحمل النهائي إلى 130 ٪ ~ 150 ٪ من الحمل المصمم, وسمك الحافة, ميل الرقبة, التحميل المسبق للبراغي والغرابة الحمل هي معلمة رئيسية تؤثر على أداء الحمل.