不同冷却方式下S280GD+Z钢材高温后力学性能试验研究

为研究高温及冷却方式对不同厚度S280GD+Z钢材力学性能的影响，通过高温、冷却和拉伸试验，对经历20℃～800℃高温后1.0mm、1.5mm和2.0mm厚S280GD+Z钢材在自然冷却和浸水冷却方式下的力学性能进行了试验研究。结果表明：受火温度和冷却方式对S280GD+Z钢材表面特征和破坏模式影响较大，对其弹性模量影响较小；温度低于600℃时，受火温度和冷却方式对S280GD+Z钢材屈服强度、极限强度和伸长率影响较小；温度超过600℃后，自然冷却方式下，不同厚度S280GD+Z钢材屈服强度和极限强度均随受火温度提高而降低；浸水冷却方式下，1.5mm和2.0mm厚S280GD+Z钢材屈服强度和极限强度随受火温度的提高而增大，伸长率随受火温度的提高而降低。将不同厚度S280GD+Z钢材高温后力学性能与其他冷成型钢材比较，认为不同钢材高温后力学性能差异较大。所建立力学参数与受火温度间数学模型可为采用S280GD+Z钢材的冷弯薄壁型钢结构火灾后安全评价与加固设计提供参考。     

HRB400钢筋高温冷却后力学性能试验研究

为了解不同受火温度后不同冷却方式下钢筋物理力学性能的变化,试验测试了HRB400钢筋在不同受火温度及喷水、自然和炉内3种冷却方式冷却后钢筋的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率等参数的变化情况,并采用无损红外热像检测技术对高温后不同冷却方式的钢筋进行了红外图谱分析。结果表明:高温后钢筋的力学性能变化规律与钢筋的受火温度和冷却方式有关,其中炉内冷却和自然冷却的力学性能变化规律相近,而喷水冷却变动较为剧烈;随着钢筋受火温度的升高,红外平均温升提高,受火温度低于700℃时,冷却方式对受火钢筋的红外平均温升影响不大,受火温度高于700℃时,喷水冷却对红外平均温升影响较大;基于试验数据建立了钢筋红外平均温升与受火温度、屈服强度比和抗拉强度比关系的拟合公式,可用于火灾后HRB400钢筋的承载能力的评估。     

火灾高温后6061-T6铝合金挤压型材残余力学性能研究

为评估火灾高温后6061-T6铝合金挤压型材的残余力学性能,设计加工了16个标准试件,通过静力拉伸试验和往复滞回试验,研究了过火温度、冷却方式、过火时间等因素对火灾高温后铝合金残余力学性能的影响规律.基于试验数据,得到如下结论:1)火灾高温后,材料弹性模量变化不大,但材料屈服强度、极限强度和断裂强度显著下降;2)过火温度和过火时间是影响强度的主要因素,冷却方式影响不大,温度越高、时间越长,强度下降越明显;3)采用Ramberg-Osgood模型,对火灾高温后材料的循环加载骨架曲线进行拟合,得到循环荷载下的应力-应变关系骨架曲线,为火灾高温后;铝合金结构的抗震性能和抗风性能评估提供了依据.     

钢筋的高温性能试验研究

进行了圆钢高温冷却后力学性能的试验研究,并与室温下钢筋力学性能进行了对比分析.通过试验和理论分析,研究在不同高温(200℃-800℃)后、不同冷却方式、不同静置时间下的钢筋力学性能变化特性,分析了高温作用后钢筋的抗拉强度与温度、静置时间及冷却方式等因素之间的变化关系,探讨了高温后钢筋抗拉强度损失的情况.     

国产结构用7020-T6铝合金高低温力学性能试验研究

铝合金材料在高温条件下力学性能会降低,而在低温条件下强度和韧性却会增加。目前国内外关于结构用铝合金在极端温度条件下(尤其是低温下)力学性能的研究较少。为弥补当前研究的不足,完成了国产结构用7020-T6铝合金的高、低温拉伸试验,试验温度为-120℃、-100℃、-50℃、-20℃、0℃、20℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃。通过试验得到了7020-T6铝合金在不同温度下的抗拉极限强度、名义屈服强度、弹性模量、断后延伸率和断面收缩率等力学性能参数;最后对试验数据进行回归分析,拟合得到了其抗拉极限强度和名义屈服强度随温度变化的计算公式。     

高强度螺栓过火冷却后力学性能试验研究

高强度螺栓连接是钢结构最常用的连接方式之一,其火灾后受力性能对整个结构灾后承载安全至关重要。通过对常用的8.8S和10.9S高强度螺栓进行高温过火冷却后力学性能试验研究,得到了过火温度对应力-应变关系曲线、屈服强度、抗拉强度和弹性模量的影响规律。试验包括自然冷却、泼水冷却两种冷却方式。研究结果表明：当过火温度超过400 ℃时,过火与冷却作用对高强度螺栓的力学性能将产生较大的影响;当过火温度超过700 ℃时,冷却方式对高强度螺栓的力学性能影响有较大的差别,在自然冷却条件下,延性不断加大,强度有略微回升,但幅度不明显;在泼水冷却的情况下,应力-应变曲线呈现明显脆性,塑性平台消失,强度大幅度回升,在过火温度超过800 ℃后10.9S高强度螺栓的强度甚至比未受火时提高约20%。     

高温及不同冷却方式对混掺纤维RPC强度的影响及红外检测

为探究不同冷却方式对高温后混掺纤维RPC物理力学性能的影响,对混掺聚丙烯纤维和玄武岩纤维的RPC试件进行模拟火灾试验,通过自然冷却和喷水冷却两种方式将高温后试件冷却至常温,测试RPC试件质量、抗压强度、抗折强度、红外热像温升及其随受火温度的变化情况。结果表明：两种冷却条件下,随受火温度的升高,RPC的抗压强度及抗折强度总体均呈下降趋势,其红外平均温升均呈升高趋势;受火温度相同情况下,自然冷却的RPC抗压强度、抗折强度高于喷水冷却的抗压强度、抗折强度;不超过300℃时,自然冷却的RPC抗压强度较常温略有增加,200℃时喷水冷却的RPC抗折强度骤降;相较于自然冷却,喷水冷却的RPC试件红外热像温升更高;红外热像温升与抗压强度、抗折强度相关性均较好。     

高温后不同冷却条件下钢材力学性能试验研究

对经200 ℃,400 ℃,600 ℃和800 ℃热处理后的Q235钢材在自然冷却和浸水冷却两种冷却条件下的力学性能展开试验研究.描述了高温后钢材的表面特征,定性地探讨了受热温度、冷却方式对高温后钢材力学性能的影响,包括屈服强度、极限强度、弹性模量、伸长率和颈缩率,最后用最小二乘法建立了不同冷却条件下高温后钢材屈服强度和极限强度与热处理温度之间的数学模型,并将试验结果和模拟结果进行了比较.试验表明,高温后,钢材在自然冷却条件下,其力学性能基本不变;而在浸水冷却条件下,其力学性能的变化与热处理温度密切相关,尤其是热处理温度达到600 ℃以后,各项力学性能变化明显.     

国产结构用铝合金材料本构关系及物理力学性能研究

通过对本文完成的42个国产结构用6061-T6铝合金拉伸试样拉伸试验的实测应力-应变曲线,以及从其他文献搜集到的同类材料11条应力-应变试验曲线的分析,表明国产结构用6061-T6铝合金的本构关系基本服从Ramberg-Osgood模型和SteinHardt建议。同时,还搜集了1092个国产结构用6061-T6铝合金材料的物理力学性能试验数据,包括规定非比例延伸强度f0.2、抗拉强度fu和弹性模量E。统计分析表明,这些参数均服从正态分布。最后,根据《建筑结构可靠度统一设计规范》,对国产结构用6061-T6铝合金材料的f0.2和E的标准值提出了建议,可供相关设计标准参考。     

高温后HRBF500细晶粒钢筋力学性能试验研究

试验研究了16组共48根HRBF500细晶粒钢筋在常温和高温冷却作用后（5种温度、3种冷却方式）的力学性能,得到了不同高温冷却作用后细晶粒钢筋的应力-应变关系,分析了屈服强度、抗拉强度、弹性模量、断后伸长率、均匀伸长率、截面收缩率等的变化规律。试验表明：温度作用相对较低时(300℃、400℃、600℃),细晶粒钢筋力学性能变化不明显;温度作用相对较高时(700℃、900℃),细晶粒钢筋各项力学指标逐渐退化。根据试验结果,经回归分析建议了高温后细晶粒钢筋屈服强度、抗拉强度、弹性模量、断后伸长率的计算公式。研究成果可作为火灾后采用HRBF500级细晶粒钢筋混凝土结构的损伤评估的依据。图12表6参7     

Q690钢材高温后的力学性能试验研究

通过升温、冷却和拉伸试验,对历经300~900℃高温后的Q690钢材在自然冷却和浸水冷却条件下的力学性能展开试验研究。结果表明：经高温冷却的Q690钢材在不同温度和不同冷却方式下有不同的外观特征;受热温度超过500℃时,高温冷却对Q690钢材的弹性模量影响很小,对其强度和伸长率影响较大;当受热温度不超过700℃时,Q690钢材高温后的强度和伸长率在两种冷却方式下具有基本相同的变化规律;在700~800℃之间,不同冷却方式对Q690钢材高温后强度和伸长率产生影响,且随温度升高差别愈加明显,自然冷却条件下强度降低且伸长率增大,浸水冷却条件下强度增大且伸长率减小。将Q690钢材高温后力学性能与Q235钢材和Q460钢材比较,认为不同强度等级钢材高温后的力学性能差别显著,在自然冷却条件下较高强度钢材（Q690）的强度衰减和延性增长大于较低强度钢材（Q235和Q460）的。根据试验结果,建立了不同冷却条件下的高温后各力学参数与受热温度之间的数学模型,该模型可用于火灾后Q690钢结构的承载能力的评估。     

Modeling post-fire behavior of aluminum structural components using a maximum temperature approach

Aluminum alloys exhibit permanent degradation of material strength subsequent to reaching temperatures above 200 °C. While modeling of aluminum structural components during fire is becoming more heavily researched, modeling response of aluminum structures following fire events has still not been explored. Previous research suggests that the post-fire strength of AA6061 is heavily correlated to the maximum temperature reached during the fire. This research uses the maximum exposure temperature as an input to finite element simulations of a small scale aluminum beam to predict the post-fire behavior of the beam. Results of the simulations were compared to a set of post-fire thermo-mechanical experiments. Samples were heated using a radiative source, water quenched, and then loaded to failure in a four point bending configuration. The simulated thermal response of the aluminum was within 10% of measured values across the entire side of the beam. Prediction of the unexposed mechanical response was within 5% of experimentally measured response. The post-fire peak bending load from simulations generally over-predicted the experimentally measured value while predictions of the flexural stiffness were within 15% of experimental results.     

Study on nominal values of mechanical properties of high strength steel at elevated temperature and after fire exposure

高强钢高温下和高温后的力学性能是进行高强钢结构抗火设计和火灾后评估的重要基础。我国GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》和欧洲规范EC3中针对普通低碳钢提出了高温下屈服强度和弹性模量计算公式，但其不适用于高强钢。国内外学者对高温下和高温后高强钢力学性能已开展了一系列试验研究，但由于钢材强度等级、试验设备、加热速率和加载制度等影响，导致试验结果离散性较大，不能应用于实际工程中。同时不同学者提出的力学性能指标计算式各不相同，均不具有普遍适用性。采用数理统计中t分布与置信区间的方法对高强钢高温下和高温后力学性能试验数据进行统计分析，得到不同温度下力学性能指标具有95%保证率的标准值，拟合出高强钢高温下和高温后力学性能指标的计算式，并与GB 51249—2017和欧洲规范EC3预测结果进行对比。结果表明：自然冷却和浸水冷却条件下，高强钢高温后屈服强度发生明显下降的转折点分别是600℃和 500℃；高温下高强钢的屈服强度折减系数低于普通结构钢；高强钢弹性模量折减系数在作用温度小于600℃时低于普通结构钢的，而在温度大于600℃时高于普通结构钢的。     

高强钢高温下和高温后力学性能指标的标准值研究

高强钢高温下和高温后的力学性能是进行高强钢结构抗火设计和火灾后评估的重要基础。我国GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》和欧洲规范EC3中针对普通低碳钢提出了高温下屈服强度和弹性模量计算公式,但其不适用于高强钢。国内外学者对高温下和高温后高强钢力学性能已开展了一系列试验研究,但由于钢材强度等级、试验设备、加热速率和加载制度等影响,导致试验结果离散性较大,不能应用于实际工程中。同时不同学者提出的力学性能指标计算式各不相同,均不具有普遍适用性。采用数理统计中t分布与置信区间的方法对高强钢高温下和高温后力学性能试验数据进行统计分析,得到不同温度下力学性能指标具有95%保证率的标准值,拟合出高强钢高温下和高温后力学性能指标的计算式,并与GB 51249—2017和欧洲规范EC3预测结果进行对比。结果表明：自然冷却和浸水冷却条件下,高强钢高温后屈服强度发生明显下降的转折点分别是600℃和 500℃;高温下高强钢的屈服强度折减系数低于普通结构钢;高强钢弹性模量折减系数在作用温度小于600℃时低于普通结构钢的,而在温度大于600℃时高于普通结构钢的。     

Experimental Study on Residual Mechanical Properties of Bolt-Sphere Joints After a Fire

Through tensile testing of 15 steel bolt-sphere joints and 15 aluminum alloy bolt-sphere joints, influencing rules of material type, high temperature and cooling mode on tensile properties of post-fire bolt-sphere joints were studied, and then failure modes of the joints were determined. According to experimental data, the calculation formula of residual tension capacity of post-fire bolt-sphere joints was presented. Experimental data indicated that (1) decreased extension on the mechanical properties of aluminum alloy bolt-sphere joints after high temperature in the fire was significantly higher than that of the steel bolt-sphere joints; (2) when fire temperature was lower than 800 °C, the tension capacity of steel bolt-sphere joints could be restored by more than 90% after cooling; (3) when fire temperature was lower than 500 °C, the tension capacity of aluminum alloy bolt-sphere joints could be restored by more than 50% after cooling; (4) bolt-sphere joints could still satisfy the requirement of “strong node and weak member” after a fire; and (5) material type and fire temperature were the main factors that influenced post-fire mechanical properties of bolt-sphere joints.     

Impact analysis of compressor rotor blades of an aircraft engine

Frequent failures due to foreign particle impacts are observed in compressor blades of the interceptor fighter MIG-23 aircraft engines in the Ethiopian air force, supplied by the Dejen Aviation Industry. In this paper, we made an attempt to identify the causes of failure and hence recommend the suitable materials to withstand the foreign particle impacts. Modal and stress analysis of one of the recently failed MIG-23 gas turbine compressor blades made up of the following Aluminum based alloys: 6061-T6, 7075-T6, and 2024-T4, has been performed, apart from the impact analysis of the rotor blades hit by a granite stone. The numerical results are correlated to the practical observations. Based on the modal, stress and impact analysis and the material properties of the three considered alloys, alloy 7075-T6 has been recommended as the blade material.     

铝合金工形截面短柱轴压局部稳定试验研究

为研究铝合金工形截面轴压构件的局部稳定性能,对15根工程中常用大截面铝合金6061-T6和6063-T5轴压短柱试件进行试验研究,并对12组48个材性试样进行拉伸试验。研究了材料的力学性能、试件的局部几何初始缺陷、变形性能、局部屈曲荷载、轴压承载力等,并将试验结果与各国规范中设计方法计算结果进行对比。试验结果表明：铝合金6061-T6强度与普通钢材相当,但延性较差;铝合金挤压型材的局部几何初始缺陷很小,远小于规范中给定数值;板件宽厚比越大,局部屈曲发生越早,破坏时材料的强度越得不到充分发挥,但是局部屈曲后材料强度仍有较大的提高;翼缘和腹板之间存在相互作用;中国规范、欧洲规范、美国规范和澳大利亚/新西兰规范均低估了试件的轴压承载力,其中美国规范计算结果与试验结果最接近。因此,对于板件宽厚比大的试件,应充分利用其屈曲后强度,各国规范得到的承载力计算结果均较保守。     

超高强钢S960的火灾后性能

目前,高强钢和超高强钢都被用于一些标志性建筑的结构部件中并能充分利用其强度。然而,现有的文献中关于高强钢和超高强钢,特别是超高强钢的结构性能和材料性能的研究有限。超高强钢的潜在优势和较低的研究水平使其需要更多的关注和研究。建筑中使用超高强钢所做的钢构件有时会不可避免地遇到火灾危险,而火灾后是否能对其再度利用则需要进行可靠的评估。为了研究超高强钢S960火灾后的材料性能,进行一项试验评估S960所构成部件的结构的火灾后性能。对从1000℃冷却下来的S960样本进行拉伸试验,获得火灾后的弹性系数、屈服强度、极限强度和应力-应变曲线,并发现火灾后结构钢的性能很大程度上取决于钢的等级。提出一些独特的预测方程来评估火灾后S960钢的力学性能。     

钢网架螺栓球节点用高强度螺栓过火冷却后力学性能试验研究

螺栓球钢网架结构火灾后,其螺栓球节点用高强度螺栓剩余力学性能对结构整体安全至关重要.通过对螺栓球钢网架常用的10.9 s级40Cr和35CrMn螺栓球节点用高强度螺栓进行过火冷却后力学性能试验,主要控制参数为过火温度和冷却方式,并对其力学性能变化规律进行了分析,得到两种高强螺栓过火冷却后的抗拉强度变化规律.结果表明:4...