高周疲劳损伤下Q345等边角钢受力性能试验研究

为研究风荷载作用下输电线路中Q345等边角钢构件在不同的初始高周疲劳损伤下对其受力性能的影响,通过对1组无初始损伤构件和3组带不同初始疲劳损伤Q345等边单角钢试件的低周往复加载试验,得到了各组试件的承载力、刚度退化及滞回耗能等变化规律。研究结果表明：在低周反复荷载作用下,当初始高周疲劳振动从0次最终增加至4.0×104次时,试件承载力降低了36.1%,刚度降低了75.4%,累积耗能系数降低了57.4%,并最终导致构件累积损伤破坏。     

高温自然冷却后Q345钢材疲劳性能试验研究

为研究火灾后钢材承受机械振动、风致振动和车辆振动等动力荷载的疲劳性能,通过升温、自然冷却和疲劳试验,对室温和经历250～750℃高温自然冷却后的40个Q345钢材试样进行轴向拉伸疲劳性能试验研究。结果表明:不同高温自然冷却后Q345钢材疲劳断口的破坏特征存在明显差异,裂纹扩展区和瞬断区的面积随温度升高而发生变化; Q345钢材在室温或经高温自然冷却后的疲劳断口具有典型韧窝组织,受热温度不超过500℃时韧窝组织随温度升高而增多变密,受热温度为750℃时韧窝组织减少、变浅且大小分布不均匀,主要表现为具有撕裂痕迹的类解理破坏;经高温自然冷却后Q345钢材的疲劳寿命随着温度增加而呈先增加后减小的变化趋势,与常温下钢材的疲劳寿命相比,500℃以内时,疲劳寿命随温度升高而增加,最大增幅为277.18%,750℃时疲劳寿命下降了65.27%。根据试验结果,建立不同高温自然冷却后Q345钢材的概率S-N曲线模型,利用该模型可对火灾后Q345钢结构的疲劳性能进行有效评估。     

国产Q345钢600℃恒载升温试验研究

采用恒载升温试验方法,对国内10个厂家生产的Q345钢试件在600℃下进行40次有效试验,得到每批次试件在不同荷载下变形随时间的变化曲线。把试件的总变形分离为初始荷载变形、膨胀变形以及温度-荷载耦合变形3部分,并将变形曲线分成3个区间,根据变形速率的变化特点,以某一荷载下变形速率加速变大作为试件屈服的临界荷载水平,得到各批次试件在600℃的临界荷载水平为0.30~0.40。并提出保证建筑安全的前提是火灾中温度和荷载的耦合变形不超过安全值。     

应变时效对Q345钢力学性能影响研究

针对Q345钢和对接焊缝试件开展了应变时效试验研究,分析了应变时效对钢材及焊缝力学性能的影响,采用Ramberg-Osgood模型对应变时效试件应力-应变曲线进行拟合。研究结果表明:预应变为12. 5%、时效为7 d标准试件的抗拉强度提高10%,断裂应变降低33%,增大了结构发生脆性破坏的可能性。应变时效提高了对接焊缝试件强度,降低了塑性和韧性。预应变为20%时,对接焊缝试件的断裂应变下降可达50%,应变时效后对接焊缝试件的变形能力显著降低,更易发生脆性破坏。采用Ramberg-Osgood模型可以较为准确地拟合应变时效后的应力-应变曲线,与试验结果吻合较好,适用于不同应变时效处理后的应力-应变曲线。其中,预应变和时效增加均能引起特征指数n增大,预应变对特征指数n的影响更显著。与时效影响相比,预应变对Q345钢和对接焊缝试件力学性能的影响更加显著。     

Q345钢管焊接件的高周疲劳性能及多轴疲劳寿命预测

为了研究钢管焊接件的多轴高周疲劳性能,设计了钢管焊接试件的单轴拉伸和扭转高周疲劳试验,分析获得了钢管焊接件应力寿命曲线(S-N曲线)和疲劳参数,并在此基础上采用基于临界面理论的修正W?hler曲线(MWCM)法对焊接件进行了多轴高周疲劳性能分析.结果表明:钢管焊接件的单轴高周疲劳性能远低于同等强度母材的疲劳性能;随着疲...     

Q345钢材动态力学性能研究

采用MTS材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对我国钢结构建筑中常用的Q345钢进行准静态压缩试验和不同应变率下的冲击性能试验。试验结果表明:Q345钢在动态冲击下的强度明显高于准静态压缩下的强度,具有显著的应变率强化效应;但在分别比较准静态和动态冲击各自区域的应力水平时,发现不同应变率下其值相差不大,表现出对应变率变化不敏感的性质。在试验基础上,拟合得到了可用于冲击荷载作用下进行结构分析的材料本构模型。     

高周疲劳损伤下Q345等边角钢受力性能试验研究

为研究风荷载作用下输电线路中Q345等边角钢构件在不同的初始高周疲劳损伤下对其受力性能的影响,通过对1组无初始损伤构件和3组带不同初始疲劳损伤Q345等边单角钢试件的低周往复加载试验,得到了各组试件的承载力、刚度退化及滞回耗能等变化规律。研究结果表明:在低周反复荷载作用下,当初始高周疲劳振动从0次最终增加至4.0×104次时,试件承载力降低了36.1%,刚度降低了75.4%,累积耗能系数降低了57.4%,并最终导致构件累积损伤破坏。     

埋弧焊线能量对Q345qD钢焊接接头性能的影响

以板厚为16mm的Q345qD为母材,采用埋弧自动焊工艺,通过改变焊接电流和焊接速度来改变焊接线能量,对3组试板进行拉伸和冲击试验,并观察了焊缝金属显微金相组织,分析了焊接线能量对焊缝金属强度和韧性的影响。结合实验数据,得出如下结论:线能量过高将严重损害接头韧性,适当降低线能量可以得到强度和韧性均优良的焊接接头。     

Q345钢激光-MIG复合焊工艺参数对焊缝成形的影响

采用10 mm厚的Q345高强钢板,通过一系列的激光-MIG电弧复合焊工艺试验,重点研究焊接速度、激光功率、MIG电弧电流、焊炬倾角等焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律.研究结果显示,在相同的试验条件下,复合焊接熔深比相同功率的激光焊接提高了40％～75％;随着激光功率的增大,复合焊接的熔深和熔宽都逐步增加,而焊缝熔深的增加幅度更大;在不同的电流值区间,焊缝熔深呈现一定的变化规律;此外,焊炬倾角越大,焊接熔深越大,但焊接熔宽将趋小.     

基于不完全数据的Q345大型角钢疲劳性能研究

为利用疲劳试验中出现的部分不完整疲劳试验数据,将不完全数据整体估计法与单点-似然法相结合建立兼顾效率和精度的概率S-N曲线模型。基于传统单点-似然法,充分考虑不完全疲劳试验数据出现的概率,利用极大似然原理建立带有不完全数据的三参数幂函数S-N曲线表达式回归分析方法,给出概率S-N曲线表达式。同时,对6根规格为∟160×12的大型Q345等边角钢开展疲劳试验研究,观察不同疲劳荷载作用下等边角钢的破坏特征,分析其疲劳寿命的变化规律。利用建议带有不完全数据的概率S-N曲线模型构建方法,建立Q345大型角钢的概率S-N曲线模型。结果表明,与传统单点-似然法的计算值相比,建议带有不完全数据的概率S-N曲线模型构建方法拟合的参数值S₀、m和C分别仅相差1.61%、4.32%和4.15%; Q345大型等边角钢疲劳振动次数越多,缺口越整齐,脆性破坏特征越显著;疲劳寿命随荷载减小而明显增加,荷载由197.82 MPa减小到169.28 MPa时等边角钢的疲劳寿命增加了100.41%;建议方法能有效利用不完整疲劳试验数据建立概率S-N曲线方程。     

考虑Lode参数影响的Q235B钢循环微孔扩展模型

基于微观机制的循环微孔扩展模型可以用来预测钢材的超低周疲劳断裂,但是该模型主要考虑应力三轴度的影响,而忽略了 Lode参数对钢材超低周疲劳断裂的影响.在循环微孔扩展模型(CVGM模型)的基础上,提出了考虑Lode参数影响的断裂模型(LCVGM模型).采用Q235B钢材设计并加工了一批可表征不同应力状态的试件,开展了试件...     

建筑用抗震钢高应变低周及超低周疲劳性能研究进展

近年来全国各地高层建筑迅猛发展,同时我国已经进入第五个地震活动期,这对建筑用钢的高应变低周、超低周疲劳性能提出了严峻的挑战。用于制作抗震构件的低屈服点钢,作为抗震用钢的新钢种将会得到越来越广泛的应用。为此,本文介绍了国内外建筑抗震用钢的高应变低周、超低周疲劳研究现状,着重阐述了低屈服点钢的研发及其低周疲劳性能研究状况,探讨了提高钢抗震性能的措施,并指出了今后国内抗震用钢低周、超低周疲劳研究的方向,为进一步提高建筑用抗震钢的综合抗震性能提供借鉴。     

Q345B钢的焊接工艺设计及焊接工艺评定实践

为严格控制焊接质量,对桥梁用Q345B钢焊接工艺进行设计并对所制定焊接工艺进行评定,试样结果表明所制定焊接工艺正确,为今后编制焊接工艺规程提供了依据.     

低屈服点钢低周疲劳性能研究

近年来,低屈服点钢因其优越的耗能能力而广泛应用于结构抗震中。为了对国产低屈服点钢的低周疲劳性能进行研究,本文对牌号为LY100、LY160及LY225的低屈服点钢进行了大塑性变形下的低周疲劳试验,试验采用应变控制的等幅循环加载,分析了其破坏现象、循环应力响应特征、循环骨架曲线、滞回曲线特点等性能,并基于不同的模型对其低周疲劳寿命进行了预测。结果表明：国产低屈服点钢具有良好的抗低周疲劳能力;Ramberg-Osgood模型可以很好地拟合钢材循环应力-应变曲线;Manson-Coffin模型及Kuroda模型均可有效拟合低屈服点钢的低周疲劳寿命曲线,其中Manson-Coffin模型的拟合精度较好,而Kuroda模型更适用于大应变下疲劳寿命预测。     

Q345冷成型钢高温力学性能试验研究

冷成型钢高温材料特征指标是进行冷成型钢结构抗火设计及数值模拟的重要参数。现有的钢材高温材性数据大多基于稳态试验方法得到,而瞬态试验方法较前者更接近实际火灾情况。利用MTS810试验系统对1.5mm厚Q345冷成型钢进行了高温力学性能试验研究,将瞬态、稳态试验结果进行对比分析。试验结果表明： Q345冷成型钢瞬态试验抗拉强度折减系数在430～700 ℃时普遍高于稳态试验结果,二者相对误差27%～57%;超过100 ℃,Q345冷成型钢瞬态试验高温弹性模量明显低于稳态试验结果,相对误差17%～156%;450～550 ℃时,相同温度、应变水平下,Q345冷成型钢瞬态试验应力-应变曲线弹塑性阶段应力值明显高于稳态试验应力值,导致瞬态试验高温屈服强度高于稳态试验结果,相对误差28%～40%。通过数值拟合给出Q345冷成型钢高温材性折减系数及本构关系表达式,表达式与试验结果基本吻合。     

100mm厚高层建筑用Q345GJD特厚板的焊接性能研究

采用斜Y坡口裂纹试验方法、焊接热影响区最高硬度试验方法和不同焊接方法所得接头的力学性能测试,对100mm厚Q345GJD特厚板进行详细的焊接性研究和焊接工艺试验。经分析得出:预热150℃,可有效防止100mm厚Q345GJD钢出现焊接冷裂纹;焊态下,传统电弧焊方法均可获得良好性能的焊接接头。     

火灾后Q690高强钢超低周疲劳性能研究

为评估经历火灾的钢结构剩余抗震性能,需要明确火灾后结构钢材超低周疲劳性能。以受火温度、冷却方式和疲劳应变幅为变量,对23组高温后的Q690高强钢进行了超低周疲劳试验,获得了高温后Q690高强钢的疲劳寿命和循环应力-应变曲线。在此基础上,分析了Q690高强钢的超低周疲劳性能以及耗能能力,讨论了火灾后Q690高强钢的超低周疲劳破坏形态,并对其微观金相组织进行了观测,讨论了微观组织对超低周疲劳性能的影响。结果表明：高温后Q690高强钢仍具有良好的耗能能力,其循环应力-应变曲线呈现出饱满的梭形;经历600℃后自然冷却可以起到回火的效果,使Q690高强钢的疲劳寿命较常温的提高了23.4%;经历900℃高温后,冷却方式对Q690高强钢的峰值应力影响显著,浸水冷却的Q690高强钢的峰值应力是自然冷却的1.77倍;高温后Q690高强钢金相组织发生变化并影响其超低周疲劳性能;除经历900℃浸水冷却的Q690高强钢外,断口可以观察到明显的疲劳源、疲劳弧线和瞬断区,疲劳应变幅的增加使疲劳弧线间距增大。     

结构钢的超低周疲劳性能

极端荷载条件下(如地震、支座沉降等),钢结构经历大变形、单调加载或超低周疲劳(ULCF)(Nf100次)导致断裂。尽管已对单调延性损伤和低周疲劳(LCF)进行了研究并建立模型,但对ULCF的研究尚不充分。介绍S185结构钢ULCF性能的研究结果。提出可得到缺口试样ULCF数据的试验方案。研究也得到材料的LCF和单调损伤数据,ULCF通过这两种情况展示其损伤特点。研究得到光滑试样的LCF数据,同时结合基于图像的方法,对光滑试样和缺口试样进行单调拉伸试验。为预测试样的ULCF寿命,采用非线性有限元模型对相关参数的变化历史进行模拟。基于现有的试验数据,采用3种建模方法对试样的ULCF性能进行评估,为进一步提高其性能给出了重要建议。     

Q690D高强钢基于循环微孔扩展模型的断裂预测分析

高强钢材在实际钢结构中已经开始逐步得到应用,开展钢材的超低周疲劳断裂分析是评价高强钢结构在强震作用下断裂破坏的基础.传统断裂力学方法均假定裂纹已经存在,且在初始裂纹尖端存在高应变约束,因此主要适用于研究塑性变形极其有限的脆性断裂问题,对超低周反复荷载下无宏观初始缺陷部位和发生显著塑性变形部位的延性断裂问题不太适用,基于...     

矿物掺和料对混凝土疲劳性能的影响

测试了分别用30%,50%(质量分数,下同)粉煤灰,30%,50%,80%磨细矿渣等量替代水泥的混凝土抗弯疲劳性能,并结合混凝土疲劳破坏机制分析了矿物掺和料对混凝土疲劳性能的影响机理.结果表明,矿物掺和料改善了混凝土界面过渡区结构,从而提高了混凝土疲劳强度折减系数,改善了混凝土的高周疲劳性能;矿物掺和料对混凝土低周疲劳性能的影响取决于它们对混凝土强度的影响.