【摘要】：為進(jìn)一步探討材料本構(gòu)行為對(duì)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)受力性能的影響,首先,進(jìn)行了LYP100低屈服點(diǎn)鋼材的本構(gòu)關(guān)系試驗(yàn)研究,分析此材料的單調(diào)性能、滯回性能、耗能能力及循環(huán)本構(gòu)模型等。在此基礎(chǔ)上,全面對(duì)比LYP100和LYP160低屈服點(diǎn)鋼材、普通鋼材(Q345B)及高強(qiáng)度鋼材(Q460D)的本構(gòu)關(guān)系。最后,通過(guò)對(duì)比不同鋼材的循環(huán)本構(gòu)模型以及理想彈塑性模型對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件滯回行為的預(yù)測(cè)結(jié)果,深入研究材料本構(gòu)關(guān)系對(duì)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的重要影響。結(jié)果表明:低屈服點(diǎn)鋼材單調(diào)以及循環(huán)強(qiáng)屈比均在2.0~3.0以上,是普通鋼材以及高強(qiáng)度鋼材的2.0倍~3.0倍。同時(shí),低屈服點(diǎn)鋼材具有更好的延性和耗能能力。由于低屈服點(diǎn)鋼材具有顯著的各向同性強(qiáng)化行為,其采用循環(huán)本構(gòu)模型和理想彈塑性模型的計(jì)算結(jié)果差異更大。因此,在結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中,需要根據(jù)所采用的鋼材選取適當(dāng)?shù)谋緲?gòu)關(guān)系模型。
【圖文】：

能、耗能能力、本構(gòu)行為等。在此基礎(chǔ)上，全面對(duì)比LYP100和LYP160低屈服點(diǎn)鋼材、Q345B普通鋼材[5]及Q460D高強(qiáng)度鋼材[7]的單調(diào)及循環(huán)本構(gòu)關(guān)系。最后，通過(guò)對(duì)比不同鋼材的循環(huán)本構(gòu)模型以及理想彈塑性模型在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的預(yù)測(cè)分析結(jié)果，深入探討材料本構(gòu)對(duì)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的重要影響。1LYP100低屈服點(diǎn)鋼材試驗(yàn)研究1.1試驗(yàn)描述LYP100低屈服點(diǎn)鋼材由鞍山鋼鐵提供，表1和表2總結(jié)了工廠提供鋼材的技術(shù)參數(shù)，滿足我國(guó)GB/T28905-2012《建筑用低屈服強(qiáng)度鋼板》[19]的具體要求。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了15個(gè)試件，試件詳細(xì)尺寸如圖1所示，試件有效長(zhǎng)度為14mm，厚度為10mm。表1YLP100鋼材的力學(xué)性能Table1MechanicalpropertiesofYLP100steelRel/MPaRm/MPaEL/(%)冷彎性能180°沖擊韌性Jk/J8123955d=3a192180205注：Rel為鋼材屈服強(qiáng)度；Rm為鋼材拉伸強(qiáng)度；EL為鋼材斷后伸長(zhǎng)率；d為彎心直徑；a為式樣厚度。表2YLP100鋼材的化學(xué)成分/(%)Table2ChemicalcompositionsofYLP100steelC/(×102)Si/(×102)Mn/(×102)P/(×103)S/(×103)Als/(×103)0.121510437VNbTi/(×102)CeqPcm/(×102)N——4.2—13—注：Ceq為碳當(dāng)量；Pcm為焊接裂紋敏感性指數(shù)。試件加載端作動(dòng)器341014引伸計(jì)圖1試件尺寸及加載裝置Fig.1Detailsofspecimendimensionsandloadingdevice加載裝置如圖1所示，為InstronModel8801拉壓扭萬(wàn)能疲勞試驗(yàn)機(jī)。加載采用應(yīng)變控制，施加單調(diào)加載以及多種循環(huán)加載制度。試件有效長(zhǎng)度之

籩y7u及對(duì)應(yīng)的應(yīng)變l和斷裂強(qiáng)度f(wàn)u2。其中，平均屈服強(qiáng)度f(wàn)y為78MPa，平均抗拉強(qiáng)度f(wàn)u=251MPa，平均強(qiáng)屈比f(wàn)u/fy=3.22，說(shuō)明YLP100鋼材擁有很高的承載潛能。LYP100鋼材抗拉強(qiáng)度最大值對(duì)應(yīng)的應(yīng)變l=29.1%，說(shuō)明LYP100具有很好的延性。圖2(b)為試件兩端的位移-荷載曲線。根據(jù)此圖可以得到鋼材的斷裂應(yīng)力，僅為鋼材抗拉強(qiáng)度的35%左右(平均斷裂應(yīng)力fu2=87MPa，平均抗拉強(qiáng)度f(wàn)u=251MPa)。圖2(b)的破壞圖展示了很高的截2(/N/mm)/(%)(a)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(b)荷載-位移曲線圖2YLP100鋼材單調(diào)加載曲線Fig.2MonotoniccurvesofYLP100steel表3試件單調(diào)性能Table3Themonotonicpropertiesofspecimens試件sE/GPayf/MPauf/MPauyf/fu2f/MPau2uf/fl/(%)M100-1192702443.49780.3229.5M100-2201802563.20900.3528.0M100-3191832543.06920.3629.9Mean195782513.22870.3429.1注：Es為鋼材彈性模量；fy為鋼材屈服應(yīng)力；fu為鋼材抗拉強(qiáng)度；fu2為鋼材斷裂應(yīng)力；l為鋼材抗拉強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變。面收縮率，可達(dá)90%。以上現(xiàn)象同樣說(shuō)明了此種鋼材具有很好的延展性能。1.3滯回性能YLP100低屈服點(diǎn)鋼材在不同循環(huán)加載制度下的典型滯回曲線如圖3所示。從圖中可以看出，此種鋼材的循環(huán)特征綜合了各向同性強(qiáng)化及隨動(dòng)強(qiáng)化，并且各向同性強(qiáng)化特征起主導(dǎo)作用。L100-1試件(圖3(a))和L100-3試件(圖3(c))為逐級(jí)加載，屈服面的大小隨著加載應(yīng)變幅值的增長(zhǎng)而增加，展示了明顯的各向同性強(qiáng)化行為，這種強(qiáng)化不是均勻變化，而是呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律，前期強(qiáng)化程度高，后期程度逐步降低。L100-2試件(圖3(b))為同一級(jí)應(yīng)變幅加載3次，在同一應(yīng)變幅時(shí)，曲線仍然發(fā)生屈服面增加的?

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