海洋环境下锈蚀高强度钢材滞回性能

为研究海洋腐蚀对Q690高强度钢材(简称高强钢)滞回性能的影响,针对通过室内人工加速模拟腐蚀方法获得的Q690高强钢锈蚀试件,进行形貌扫描和循环加载试验,分析了不同腐蚀程度对其滞回性能的影响规律,建立了锈蚀钢材滞回曲线模型参数与其锈蚀率之间的关系.结果 表明:Q690高强钢抗震性能随腐蚀程度的增加而下降,腐蚀100 d...     

海洋腐蚀环境下Q690高强钢对接焊缝连接的力学性能研究

为研究海洋环境腐蚀对高强钢对接焊缝力学性能的影响,对不同锈蚀程度下的高强钢对接焊缝连接进行了微观形貌扫描和静力拉伸试验,分析了试件表面形貌与腐蚀时间的变化规律,建立了屈服强度、极限强度、弹性模量等力学参数的退化关系,基于二次塑流模型给出了不同腐蚀程度下高强钢对接焊缝连接的本构模型.结果 表明:随着腐蚀时间的增加,红褐色腐蚀产物逐渐增多,试件的屈服强度、极限强度和弹性模量逐渐减小,延性降低;在腐蚀100d后,蚀坑深度达到440μm,弹性模量相对降低7.8％,屈服强度降低了8.28％;二次塑流模型能准确模拟不同腐蚀程度下高强钢对接焊缝连接的应力-应变关系,具有良好适用性.     

循环荷载作用下锈蚀钢材滞回性能与本构模型

为研究循环荷载作用下锈蚀钢材的滞回性能,采用人工加速腐蚀及自然暴露腐蚀的方法获取了17组锈蚀试件,并对其开展单调拉伸及循环加载试验,分析了单调拉伸曲线、滞回曲线和骨架曲线等的差异性,得到了锈蚀钢材单调拉伸与滞回性能退化规律,基于混合强化模型提出了材料参数随腐蚀程度、等效塑性应变的退化表达式,进而建立了锈蚀钢材塑性本构模型。研究结果表明：单调拉伸作用下,锈蚀导致钢材屈服平台缩短、抗拉强度和断裂伸长率降低;锈蚀钢材单调曲线和滞回曲线存在显著差别,锈蚀加剧钢材循环强化,循环损伤累积则进一步加剧锈蚀钢材延性退化,造成峰值点应变、断裂应变和滞回耗能大幅降低,但对抗拉强度的影响较小。通过锈蚀钢材塑性本构模型应力 应变模拟曲线与试验曲线的对比,验证了所提模型的可靠性。     

湿热周浸环境下高强钢对接焊缝的疲劳性能

通过湿热周浸模拟海洋浪溅区腐蚀环境,对Q690高强钢对接焊缝开展了疲劳性能试验,分析了腐蚀损伤与焊缝缺陷对其疲劳性能的影响.结果表明：Q690高强钢对接焊缝具有良好的抗疲劳能力,当腐蚀时间为100 d时,试件质量损失率为8.46%,焊缝区和热影响区的平均腐蚀速率分别为1.14、1.22 mm/a,疲劳极限减小了32.7%;锈蚀试件断口裂纹分布呈平行条带状,且随着腐蚀损伤程度的增大,在高应力水平下的疲劳条纹数量减少,损伤累积明显提高.     

一般大气环境锈蚀钢柱抗震性能试验与数值分析

为研究锈蚀对钢柱抗震性能的影响,对20个钢板试件和7个H型钢柱试件进行一般大气环境加速腐蚀试验。通过锈蚀钢板单调拉伸与低周往复加载试验研究锈蚀钢板单调与循环加载性能的差异性,揭示锈蚀钢材强度、延性退化规律,建立锈蚀钢材循环本构模型;通过锈蚀H型钢柱拟静力试验,研究锈蚀钢柱在地震作用下的损伤过程、破坏形态及性能退化规律,结果表明:锈蚀导致柱脚塑性范围更加集中,并加快屈曲发展,从而引起承载力、刚度、延性和耗能能力显著退化,且较大的轴压比将进一步加快钢柱破坏过程。最后,提出考虑锈蚀程度的损伤钢柱抗震性能数值模拟方法,并进行参数化扩展分析,研究均匀/非均匀锈蚀程度、锈蚀分布范围等影响因素对H型钢柱抗震性能的影响规律,结果表明:非均匀锈蚀导致钢柱抗震性能退化更加严重,且当钢柱翼缘或柱脚发生锈蚀时,抗震性能退化更为显著。     

海洋腐蚀环境下Q690高强钢材#br# 疲劳性能试验研究

根据海洋浪溅区的特征,对Q690高强钢材进行了室内加速腐蚀与高周疲劳试验,拟合不同腐蚀周期试件的S-N曲线,研究了腐蚀损伤对其疲劳性能的影响,基于损伤理论分析了钢材腐蚀疲劳破坏程度,通过断口微观扫描揭示了裂纹扩展规律。结果表明：随着腐蚀周期增加,钢材损伤程度逐渐增大,腐蚀100d的质量损失率ηs和腐蚀速率K分别为7.21%、1.342mm/a。Q690高强钢的疲劳寿命受应力水平和腐蚀损伤耦合影响程度明显,在低应力水平下,腐蚀周期为60d时,试件的疲劳极限值降低了30.15%。损伤指数可以反映腐蚀疲劳中材料内部的损伤规律,随着应力水平的增加,损伤程度提高,疲劳裂纹间距增大。     

Q460D高强度结构钢材循环加载试验研究

高强度结构钢材在实际钢结构工程中已经得到广泛应用,国内外学者已经进行了一些研究,但对于循环荷载下高强度钢材本构关系的研究还很缺乏。通过对17个Q460D高强度结构钢材试件进行14种不同加载制度的单调和循环加载试验,得到不同加载制度下的应力-应变关系,探讨不同加载历史对其本构关系的影响,研究其材料本构模型、力学性能、破坏模式、变形和延性特征以及损伤退化特性。基于Ramberg-Osgood模型,拟合得到Q460D高强度结构钢材在循环荷载下的应力-应变关系骨架曲线;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定Q460D高强度结构钢材的循环加载本构模型参数,并结合有限元程序ABAQUS对上述试验进行准确模拟。研究结果可为准确分析计算高强度钢材钢结构在地震作用下的受力性能提供基本前提。     

国产Q690高强钢高温下力学性能试验研究

通过国产Q690高强钢的稳态试验研究,得到20~800℃下钢材的试验现象、应力-应变关系曲线、力学性能参数,并将所得试验结果与相关规范和已有研究进行比较。研究发现：随温度升高,试验后钢材表面及断口形貌区别明显,应力-应变关系曲线的初始线弹性段缩短、极限应力对应应变减小、下降段趋于平缓;弹性模量、屈服强度和抗拉强度等力学性能指标随温度升高而降低;而断后伸长率在200~500℃时相较于常温值有小幅度下降,600℃后明显增加;当温度低于500℃时,不同名义屈服强度折减系数之间存在较大差异。目前已有研究建议的钢材高温力学性能模型并不适用于Q690高强钢,通过试验结果拟合得到了高温下Q690钢力学性能模型,以期用于Q690钢材的钢结构抗火安全评估与设计。     

Q460C高强度钢材焊缝连接循环加载试验研究

为研究高强度钢材Q460C焊缝连接在地震作用下的反应,对11个Q460C焊缝连接试件进行了8种不同加载制度的单调和循环加载试验,分析比较了不同加载制度下的应力-应变关系,研究其本构模型、力学性能、破坏模式、变形和延性特征以及损伤退化特性,并和母材的性能进行了对比。利用Ramberg-Osgood公式对其循环骨架曲线进行了拟合,确定了拟合计算式中的待定参数;通过试验标定了循环荷载作用下本构模型的参数,采用有限元程序ABAQUS利用混合模型对上述循环加载试验进行了较为准确的有限元模拟。研究结果表明：所有加载制度下试件最终均在焊缝和热影响区交界面拉断,这和焊缝连接处的应力集中有关;与母材单调拉伸性质相比,焊缝连接试件延性下降显著,说明焊接过程对钢材有严重影响,应采取措施避免破坏发生在焊缝区域。     

Q690高强钢管轴心受压局部稳定性研究

通过对Q690高强钢的材性试验及8组24根Q690高强钢管试件进行轴心受压局部稳定试验,研究了高强钢的力学性能参数及高强钢管在轴心受压下的局部失稳破坏模式和极限承载力。采用ANSYS软件对Q690高强钢管局部屈曲进行有限元模拟,计算中考虑了钢管局部几何缺陷和残余应力的影响。分析了我国和国外规范中关于钢管轴心受压局部稳定的有关计算规定,将试验与数值分析结果及相关规范计算结果进行对比,并且给出了Q690高强钢管径厚比限值及强度折减公式。     

Q690GJ高强度钢材单调和循环加载试验研究

钢材在循环荷载下将出现包辛格效应、循环硬化及循环软化现象,这使得钢材在循环和单调荷载下的本构关系有所区别。通过对国产Q690GJ高强度结构钢材进行单调和循环加载试验研究,并从单调和循环加载性能、循环加载现象等方面分析其力学性能差异。结果表明,Q690GJ钢材在循环荷载下的滞回性能良好,由于循环硬化作用使得钢材强度提高的幅度很小,循环软化较早出现,同时试件在循环荷载下由于塑性损伤累积,与单调加载相比延性变差。基于Ramberg-Osgood模型,可以较好地拟合Q690GJ高强度钢材在循环荷载下的应力-应变骨架曲线。     

锈蚀方钢管混凝土短柱轴压承载力研究

采用ABAQUS有限元软件,建立模拟酸雨溶液腐蚀后方钢管混凝土轴压短柱有限元模型。为模拟钢管锈蚀损伤,在钢材和混凝土的本构关系模型中考虑了锈蚀对钢材的弹性模量和屈服强度的影响。有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。运用该有限元模型,通过典型算例对锈蚀方钢管混凝土短柱进行轴压全过程分析,比较不同锈蚀率下方钢管混凝土柱荷载-轴向位移关系、外钢管承担的荷载-轴向位移关系、核心混凝土承担的荷载-轴向位移关系的变化规律。并对锈蚀方钢管混凝土轴压短柱进行参数分析,讨论了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和锈蚀率等参数对方钢管混凝土柱极限承载力的影响,最后给出酸雨腐蚀后方钢管混凝土柱极限承载力建议计算式。     

循环荷载作用下结构钢材本构关系试验研究

为准确模拟结构的地震响应,寻找在循环荷载下钢材的本构关系,采用工程常用Q235B及Q345B钢材共50个试件,施加多种加载制度,分析其单调性能、滞回性能、宏观微观破坏形态、延性特征以及损伤退化特性,并采用Ramberg-Osgood模型对循环加载骨架曲线进行拟合,进而得到Q235B及Q345B钢材在循环荷载下的一维应力应变关系骨架曲线;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定,确定了两种等级钢材本构模型的关键材料参数,并结合通用有限元程序ABAQUS对试验结果进行有效模拟,为今后准确计算结构在地震荷载下的反应提供重要依据.结果表明:钢材在循环荷载下的反应与在单调荷载下的本构关系有很大差别,循环荷载下的骨架曲线对于准确的数值模拟起到重要作用;循环的圈数以及幅值会严重影响构件的断裂延性,钢材在循环荷载下的破坏应变不能按照单调荷载来确定.     

钢筋锈蚀引起隧道二次衬砌性能退化的分析

钢筋锈蚀会造成结构刚度下降。通过选用合适的材料本构关系和粘结滑移模型,建立了钢筋锈蚀时隧道二次衬砌的有限元模型,对浅埋情况下（埋深13 m）断面上不同锈蚀情况下结构受力进行了分析,得出了锈蚀对结构性能退化的影响规律。     

Q690D高强度钢材GTN模型的参数标定和应用

高强度钢材在实际钢结构工程中逐渐得到应用,钢材的断裂分析模型是开展钢结构断裂预测的基础。对Q690D高强度钢材等直圆棒试样进行单调拉伸试验,获取材料的基本力学性能参数和真应力-塑性应变曲线。基于Q690D高强度钢材等直和缺口圆棒试样的单调拉伸试验和有限元分析,标定得到Q690D钢材的GTN模型损伤参数,分析圆棒试样中裂纹的起始位置。应用Q690D钢材的GTN模型,对缺口板状试样的单调拉伸破坏进行有限元计算,分析试样的裂纹起始和破坏过程,得到缺口板状试样的荷载-位移曲线。数值计算结果与试验结果的对比表明:Q690D钢材的GTN模型很好地模拟了缺口板状试样的断裂破坏过程。     

Q690高强钢疲劳损伤后力学性能试验研究

服役结构材料疲劳损伤后的残余力学性能对结构可靠性的评估有着至关重要的作用.为此,对Q690高强钢经不同疲劳损伤后的残余力学性能进行了试验研究.根据Q690高强钢在不同疲劳荷载作用下的疲劳寿命,设定了3级疲劳荷载和9组损伤振动次数,并将Q690高强钢试件在各疲劳荷载下进行不同次数的预损伤疲劳振动.然后,对这些具有不同疲劳...     

锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力研究

运用ABAQUS有限元软件建立了模拟酸雨溶液腐蚀后圆钢管混凝土轴压短柱有限元模型,为模拟钢管锈蚀损伤,在钢材和混凝土的本构关系模型中考虑了锈蚀对钢材的弹性模量和屈服强度的影响,有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。运用该有限元模型,通过典型算例对锈蚀圆钢管混凝土短柱进行了轴压全过程分析,比较了不同锈蚀率下圆钢管混凝土短柱荷载-轴向位移关系曲线、外钢管承担的荷载-轴向位移关系曲线、核心混凝土承担的荷载-轴向位移关系曲线以及外钢管与核心混凝土之间的相互作用力-位移关系曲线的变化规律。最后对锈蚀圆钢管混凝土轴压短柱进行了参数分析,讨论了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和锈蚀率等参数对圆钢管混凝土短柱极限承载力的影响,并由此导出了酸雨腐蚀后圆钢管混凝土短柱极限承载力简化计算公式。     

不同复合比下不锈钢复合钢材循环本构模型研究#br#

为研究不同复合比下不锈钢复合钢材在地震循环往复荷载作用下的力学特性,开展23个3+3mm厚316L+Q235B不锈钢复合钢材试件的单调拉、压和15种不同循环加载制度下的试验。根据试验结果,分析该类复合钢材的单调性能、滞回性能以及宏观和微观破坏形态;基于Ramberg-Osgood三参数模型拟合循环骨架曲线,并讨论其与单调荷载下的力学性能区别;基于Chaboche模型标定该不锈钢复合钢材的本构模型参数,并采用数值模型对其他循环加载制度下的力学响应进行模拟;最后与3+5mm厚316L+Q235B不锈钢复合钢材在循环骨架曲线、循环本构关系及滞回曲线方面进行对比,分析复合比的影响。试验结果与分析表明：该种复合比的不锈钢复合钢材在循环荷载下仍表现出明显的循环强化作用和混合强化（等向强化和随动强化）特征;滞回曲线饱满;随着循环周次的增加,卸载刚度和再加载曲线的初始刚度出现明显退化;Ramberg-Osgood模型可以较好地对其循环骨架曲线进行拟合;文章提出的循环本构模型能够准确模拟该复合比不锈钢复合钢材循环往复荷载作用下的力学响应;该复合钢材与3+5mm厚316L+Q235B不锈钢复合钢材在循环荷载下的具体力学指标存在明显区别。研究成果为提出双金属复合钢材的统一循环本构模型提供重要基础。     

受腐蚀钢筋混凝土桥墩抗震性能研究

桥墩的耐久性和抗震性能对整个桥梁安全运行具有重要意义。本文以钢筋混凝土拟静力试验为背景,通过数值模拟方法建立纤维单元模型,研究钢筋混凝土墩柱的抗震性能随腐蚀率的变化规律。首先采用2种不同混凝土本构和3种钢筋本构模型对未腐蚀试件进行模拟,通过和试验对比,评价有限元模型合理性并选取合适的本构模型。腐蚀效应通过修正钢筋本构模型考虑,对试验3根试件进行模拟,验证腐蚀本构模型合理性。最后将腐蚀率进行扩展,研究不同腐蚀率下钢筋混凝土桥墩抗震性能变化规律。     

单调及循环荷载作用下锈蚀焊接钢板力学性能退化研究

文章为研究不同加载模式下钢结构局部焊接区域的力学性能退化规律,首先对5组Q235B对接焊缝连接钢板试件开展总周期长达12月的盐雾环境暴露腐蚀试验,采用三维形貌扫描技术对不同龄期、不同焊接区域锈蚀特征进行分析,随后对不同锈蚀程度焊接钢板试件开展单调及循环加载试验和数值模拟分析,详细研究锈蚀损伤及荷载类型等因素对焊接钢板受力行为、性能和失效模式的影响。研究结果表明：(1)局部点蚀深度随锈蚀深度的增大呈阶梯型增长趋势,受焊接过程影响,热影响区锈蚀速率略高于焊缝及母材区;(2)单调及循环荷载作用下锈蚀焊接钢板均在热影响区发生断裂,当锈蚀较为严重时,焊接钢板的断口形貌由韧窝断裂向剪切断裂转变;(3)循环荷载作用下,锈蚀焊接钢板强度、变形和耗能能力均呈现更显著的劣化现象,但锈蚀损伤对循环硬化效应的影响有限;(4)基于锈蚀特征参数建立的循环本构模型和等效循环延性断裂模型可准确模拟锈蚀损伤对焊接钢板受力性能及断裂行为的影响。