不锈钢材料的高温性能与本构关系

不锈钢材料具有耐腐蚀、耐高温等特点，是一种良好的环保耐久建筑材料。现有研究成果表明，不锈钢高温性能优于低碳钢。通过比较规范以及国内外学者所得到的不锈钢高温力学性能参数，指出了现有规范的不足。回顾了国内外关于不锈钢应力应变本构模型的研究成果，并通过比较分析，归纳总结出各个模型的优缺点。Quach三段式应力应变模型适用于受拉和受压情况，可直接应用于现行规范进行常温下结构设计，Gardner提出的高温下应力应变模型适用性较强，但模型不够完整，还需要进一步拓展。     

散煤的大变形应力应变关系试验研究

为了得到散煤的本构关系,设计了散煤在侧限条件下的大尺寸轴向压缩试验以测定其在轴向分级受压时的应力应变关系,应力和应变的度量分别采用Cauchy应力和对数应变.分析了燃煤的本构关系特点,整理得出:体积应力的对数和体积应变之间近似呈线性关系,偏应力的对数与偏应变之间也近似呈线性关系,此关系符合多孔介质弹性理论中所指出的材料的应力应变关系.基于多孔介质弹性本构模型,通过线性回归分析得到了散煤的体积模量和剪切模量的一般表达式.     

不锈钢薄板纵向受压的有限元模拟及受力性能

板件受压性能是构件力学性能研究的基础,不锈钢板件的受力性能与普通碳素钢存在较大不同.论文对不锈钢薄板纵向受压性能进行研究.根据既有试验结果建立不锈钢薄板纵向受压的有限元分析模型,通过数值分析得到其稳定曲线,提出不锈钢薄板受压极限承载力和箱型截面构件局部屈曲承载力的建议计算公式.研究表明,材料本构采用Quach方程所得数值模拟结果具有较高精度.     

基于热力学原理的混凝土热-力耦合本构模型

为了解决高温条件下混凝土材料力学性质描述的问题,基于热力学理论,将损伤理论与经典弹塑性理论结合,建立了一个考虑温度影响的混凝土热-力耦合本构模型,用于描述高温条件下混凝土材料的力学性质。基于热力学原理推导了考虑温度影响的弹性应变增量的表达式,并基于经典塑性理论,构造了一个考虑温度影响的硬化参数,推导出相应的塑性应变增量表达式,将上述2部分应变增量叠加得到混凝土热-力耦合本构模型的表达式。将模型预测结果与试验结果进行对比,符合良好,表明上述热-力耦合本构模型能够对高温条件下混凝土材料的力学性质进行较为准确的描述与预测。     

中碳钢热拉伸流变应力本构模型

为了进一步研究温度和应变速率对固体金属材料的粘性性质及其流变力学特性的影响,在建立20号钢的高温流变应力模型的基础上又对35号、45号碳素钢在温度为450～550℃和等应变速率（0．05～0．2／s）范围内进行了一系列恒温恒应变速率实验,并比较分析了Perzyna模型和Johnson—Cook模型的优缺点,在此基础上提出了一种修正模型,建立了35号钢和45号钢的高温流变应力本构关系,并将模型计算结果与实验结果进行了比较,证实了该模型能更好地描述中碳钢的温度效应和应变率效应．     

离体人腱的流变性质研究

为了理解某些胶原类软组织的流变性质,对新鲜、正常人趾伸肌腱进行了流变性质试验。试验包括不同等应变速度的拉伸,不同应变水平的应力松弛、加载—载以及周期加载等。以 Fung Y.C.提出的软组织拟线性粘弹性理论为基础,对试验数据进行了分析,导出了这种组织的应力应变关系的数学表达式并确定了材料常数。应用所得到的本构关系预测了等应变速度下的应力应变关系和加载—卸载关系。结果表明,理论预测与实测数据吻合得相当好。     

混凝土单轴受压本构模型及其应用

通过一个细观模型,从损伤的角度解释混凝土在压应力作用下应力-应变关系的非线性和应变软化,根据等效应变假设和损伤力学基本原理,建立了单轴受压混凝土的弹塑性损伤本构模型,可导出已有单轴受压本构关系,并能反映混凝土的刚度退化和卸载后的残余变形;提出一类损伤函数和塑性变形经验表达式,利用应力-应变曲线特征条件和优化算法确定模型参数;与已有受压试验结果相比较,结果吻合良好.     

TC11钛合金高温塑性本构方程研究

有限元数值模拟技术的重大发展使得其在锻造加工研究领域中得到了越来越广泛的应用。本文通过实验,研究了TC11钛合金在高温条件下的塑性本构方程,本构方程是描述材料的基本信息和有限元模拟中不可缺少的数学模型,它反映了流动应力与应变、应变速率以及温度之间的依赖关系。为了建立本构方程,必须测量一定温度、应变速率范围内的流动应力值,这通常是由压缩试验来完成的。有限元模拟结果的有效性首先取决于本构方程的精确程度,所以,如何获取精确的本构方程成为锻造成形过程计算机模拟技术中的首要问题     

高温下不锈钢螺栓的材料性能试验研究

为了给建筑钢结构螺栓连接的抗火性能分析与抗火设计提供依据,对不锈钢螺栓高温下的力学性能进行试验研究,开展了两组不同等级不锈钢螺栓高温下的拉伸试验,得到了不同温度下不锈钢螺栓的全应力-应变曲线。对不锈钢螺栓高温下的弹性模量、屈服强度和极限强度进行分析,将试验结果与不锈钢母材和耐火钢螺栓在高温下力学性能进行了对比,并对比相关规范关于不锈钢母材的推荐值,提出了不锈钢螺栓高温下弹性模量、屈服强度和极限强度的折减模型。研究结果表明：不锈钢螺栓高温下的极限强度折减系数与欧洲规范EC3中对不锈钢母材的推荐值相近,弹性模量折减系数差距较大。温度低于650 ℃时,不锈钢螺栓相比不锈钢母材屈服强度下降更慢;温度在500～900 ℃时,不锈钢螺栓相比耐火钢螺栓强度和弹性模量下降更慢。     

蒸压粉煤灰砖砌体本构关系试验与模拟

为研究蒸压粉煤灰砖砌体受压本构关系,对18个蒸压粉煤灰实心砖砌体试件进行轴心受压试验,研究试件的受力状况及其应力-应变关系曲线.以试验测得曲线为基础,与数值模拟数据相结合,并与国内外已有研究成果进行综合比较分析,给出蒸压粉煤灰砖砌体的本构关系建议表达式.将所得表达式代入ANSYS有限元分析软件中模拟砌体偏心受压力学性能,并将模拟值与试验值进行比较分析,验证了所得本构关系表达式的正确性.     

Fabrication and compressive performance of plain carbon steel honeycomb sandwich panels

Plain carbon steel Q215 honeycomb sandwich panels were manufactured by brazing in a vacuum furnace.Their character- istic parameters,including equivalent density,equivalent elastic modulus,and equivalent compressive strength along out-of-plane (z-direction)and in-plane(x- and y-directions),were derived theoretically and then determined experimentally by an 810 material test system.On the basis of the experimental data,the compressive stress-strain curves were given.The results indicate that the meas- urements of equivalent Young's modulus and initial compressive strength are in good agreement with calculations,and that the maximum compressive strain near to solid can be up to 0.5-0.6 along out-of-plane,0.6-0.7 along in-plane.The strength-to-density ra- tio of plain carbon steel honeycomb panels is near to those of Al alloy hexagonal-honeycomb and 304L stainless steel square-honeycomb,but the compressive peak strength is greater than that of Al alloy hexagonal-honeycomb.     

钢丝增强AZ91复合材料的力学性能

为了提高AZ91镁合金的力学性能,采用浸入铸造法制备了体积分数为3.3%的不锈钢纤维增强AZ91复合材料,并在相同条件下对AZ91及其复合材料进行了热挤压处理.采用扫描电镜（SEM）和力学性能试验机分别对铸态和挤压态材料的显微组织、断口和拉伸性能进行了研究.结果表明：铸态AZ91及其复合材料的抗拉强度分别为250和240MPa.然而经过挤压后,钢丝增强AZ91镁合金的屈服强度和抗拉强度分别达到了375和428.6MPa,与挤压态AZ91和铸态AZ91复合材料相比,分别提高了50%、20%和57.6%、78.6%.同时挤压态复合材料的塑性变形量也显著提高.     

预应力混凝土梁桥过火后的材料性能

火场最高温度、持续时间、扩散条件以及高温下混凝爆裂等因素增加了利用温度获得材料性能的难度。针对火灾后评估预应力混凝土梁桥时需快速、准确、真实地获得其材料性能的需求,对在役高速公路预应力混凝土桥梁过火后拆除的32块空心板进行表观分类和材料试验,通过实测过火后材料性能,获得常用检测指标与材料性能的关系,并利用极限承载能力试验及有限元模拟验证其适用性。结果表明：混凝土高温爆裂剥落,致使空心板截面损失,并进一步降低该区域混凝土及预应力钢绞线强度,是导致该截面抗弯承载能力降低的主要原因;当过火后混凝土剥落深度超过2/3钢绞线净保护层时,混凝土抗压强度、预应力钢筋线拉伸强度折减系数达0.7,将严重影响结构极限承载能力;火灾作用将改变空心板极限破坏形态,由延性转为脆性破坏;利用常规检测指标与材料性能的折减关系,并结合有限元模拟分析过火后预应力空心板梁的极限承载能力,满足工程精度。     

Experimental determination of mechanical properties and short-time creep of AISI 304 stainless steel at elevated temperatures

The high temperature properties of AISI 304 stainless steel were studied.Basic data about the employed experimental equipment,testing procedures,and specimen geometry were given.The experimental setup was used to obtain stress-strain diagrams from tensile tests at room temperature as well as several elevated temperatures.Furthermore,the specimens were subjected to short-time creep tests at various temperatures.Stress levels for creep testing were established as a percentage of yield stress.The results indic...     

不锈钢筋混凝土柱小偏心受压性能

为了解决氯盐环境下混凝土结构中钢筋的锈蚀问题,采用新型的不锈钢代替传统碳素钢筋,开展不锈钢筋小偏压柱试验研究,探讨不锈钢筋混凝土柱小偏心受压的破坏过程以及各阶段的变形与裂缝发展规律,分析不锈钢筋的本构模型,开展小偏心受压构件极限承载能力的理论计算.结果表明：不锈钢筋混凝土小偏压柱跨中截面应变分布符合平截面假定,受力过程可以分为弹性、开裂、破坏3个阶段;不锈钢筋混凝土柱小偏心受压破坏模式与碳素钢筋小偏压柱相同,但变形较大,与碳素钢筋偏压柱相比具有更好的延性;不锈钢筋本构模型采用双斜线模型时与试验结果符合较好,且具有一定的安全储备,建议受压设计时予以采用;提升混凝土强度能够提高柱子受压极限承载能力,针对本文的不锈钢筋C70左右的混凝土提升效果较好.     

Significance of experimental data in the design of structures made from 1.4057 steel

This paper presents experimentally-obtained data which can be of importance in the design procedure of engineering components made of 1.4057 （X 17CrNil 6-2; AISI 431） steel. In this manner, uniaxialy tests related to determine material mechanical properties and short-time creep behavior were performed. Based on the mentioned tests, ultimate tensile strength, 0.2 offset yield strength and modulus of elasticity at low and elevated temperatures were determined. Also, creep behavior of considered steel was tested for selected temperatures and selected stress levels. According to experimentally determined Charpy impact energy an assessment of fracture toughness was made.     

焊接不锈钢工字形截面受弯构件整体稳定与设计方法

总结了作者在清华大学完成的一批焊接不锈钢梁在弯矩荷载作用下的整体稳定性能试验,试验以试件的长细比为主要变化参数,对8根工字形截面梁进行了研究。试验的材料是奥氏体型316冷轧板,材料应力-应变关系通过拉伸试验获得;同时采用有限元软件ANSYS建立包含初始缺陷的有限元模型,对试件的极限承载力和荷载-变形关系进行分析,并与试验结果进行了对比,以证明有限元分析的合理性和适用性,为进一步研究奠定基础。同时,还将试验结果与欧洲规范和作者的建议设计方法进行了对比。分析结果表明:通过合理建模的有限元分析结果与试验结果吻合良好,有限元分析能够合理的模拟焊接不锈钢梁的整体稳定性能,作者所建议的设计方法的计算结果与欧洲规范相近,能够应用于工程设计并保证足够安全。     

Mechanical properties and microstructure of as-cast and extruded Mg-（Ce, Nd）-Zn-Zr alloys

1INTRODUCTION Thebeneficialinfluenceofrareearth(RE)metalsontheambientandelevatedtemperature mechanicalpropertiesofmagnesiumalloyhaslongbeenrecognized[13].Recently,Yttriumisaddedto Magnesiumalloytoimproveitstensilestrength andcreepresistance,andsuchinvestigationsatheat resistantmagnesiumalloyhaveledtothede velopmentofWE43andWE54alloys[4,5].Al thoughsuchalloysexhibitgoodpropertiesupto573Kthroughcastingandextruding,therelativelyhighcostofYttriumrestrictstheapplicationof suchalloys.Otherr…