铸钢件的铸态组织取决于化学成分和凝固结 晶过程,一般存在较严重的枝晶偏析、组织极不均 匀以及晶粒粗大等问题,需要通过热处理消除或 减轻其有害影响,改善铸钢件的力学性能。此外, 由于铸钢件结构和壁厚的差异,同一铸件的各部 位具有不同的组织状态,并产生相当大的残余应 力。因此,铸钢件尤其是合金铸钢件,一般均应以 热处理状态供货。当铸件尺寸较大、壁厚较厚时, 宜以正火状态交货;尺寸较小并对性能要求较高 时,宜以调质状态交货。目前国内铸造厂商缺少 超大型淬火池,对特大型铸件调质后的变形也无 法控制,按国内近年来的生产经验,壁厚较厚的 g20mn5铸件釆用正火工艺处理后亦可保证较高 的应用性能。
4.2节点承载力计算
4.2.1承载力计算方法与准则
铸钢节点发生强度破坏、局部稳定破坏或因 过度变形而不适于继续承载等极限状态时,即达 到其承载力。铸钢节点的承载力按三种设计准则 进行计算:
(1)允许塑性发展准则:铸钢相贯管节点和铸 钢空心球节点设计釆用这一准则。由于这两类铸 钢节点所对应的焊接节点有成熟的计算公式,且其 计算公式一般以破坏性试验结果为依据并经统计 回归得到,因此,当铸钢材料的塑性性能达到相应 钢材的指标要求时,可按允许塑性发展准则设计。
(2)弹性设计准则:对于复杂铸钢节点,宜将 其各点应力控制在弹性范围。这主要是因为弹塑 性有限元分析中的参数取值变化大,计算结果很 难达成共识;加之铸钢节点铸造工艺复杂、材料不 密实,且一般在结构中的位置很关键,为安全计, 宜根据能量强度理论保证铸钢材料在复杂受力状 态下处于弹性状态。但考虑到节点转角等处的局 部应力集中,对该部位允许一定的塑性发展。
(3)破坏性设计准则:为促进铸钢节点的广 泛应用和技术进步,铸钢节点在有可靠的试验或 有限元分析依据时,可按破坏性准则设计。若进 行铸钢节点的足尺破坏性试验,取其总安全系数 为2. 5 ,则破坏承载力不小于荷载设计值的2倍; 对非足尺破坏性试验,考虑到尺寸效应,宜将破坏 承载力提高15%。若进行铸钢节点的弹塑性有 限元分析,考虑弹塑性有限元分析的不定性,分析 所得的极限承载力应比试验取用更大的安全系 数,即取其为荷载设计值的3倍。
4.2.2铸钢相贯管节点设计
'已有的有限元分析结果表明⑹,铸钢相贯管 节点由于倒角的存在,其节点承载力比同种材料 的焊接相贯管节点的承载力要高。考虑到目前尚 无完整的铸钢相贯管节点试验数据检验,《铸钢 节点应用技术规程》中仍套用焊接节点的破坏准 则和计算公式。