本文選題：低合金Q345鋼　切入點：高強度Q460鋼　出處：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鋼結(jié)構(gòu)不耐火,在火災(zāi)下容易提前失穩(wěn)和破壞。鋼材高溫蠕變現(xiàn)象明顯,對結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的變形產(chǎn)生很大影響。目前,國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計尚未考慮高溫蠕變的影響,因為缺乏成熟的研究成果作為支撐。因此,深入開展鋼材高溫蠕變特性研究十分必要。本文進行了國產(chǎn)低合金Q345鋼和高強度Q460鋼高溫蠕變試驗。以高溫蠕變試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過數(shù)值擬合得到高溫蠕變模型參數(shù)。利用通用有限元軟件ANSYS,分析了鋼材高溫蠕變對鋼柱抗火性能的影響。主要完成以下幾個方面的工作:(1)常溫材性試驗和高溫蠕變試驗:完成了低合金Q345鋼材12個試件的常溫材性試驗和55個試件高溫蠕變試驗,完成了高強度Q460鋼材10個試件的常溫材性試驗和49個試件的高溫蠕變試驗;常溫材性試驗得到了應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線、屈服強度、極限強度、彈性模量和極限應(yīng)變;高溫蠕變試驗總時間超過1000小時,得到了高溫蠕變-時間曲線;(2)高溫蠕變模型:介紹了目前常見的七種蠕變模型并比較了其優(yōu)缺點;在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上,通過對鋼材高溫蠕變試驗數(shù)據(jù)的數(shù)值擬合,得到了ANSYS復(fù)合時間強化、Norton及FieldField三種模型的參數(shù);對比了試驗數(shù)據(jù)與不同蠕變模型擬合結(jié)果,并比較了三種模型的擬合結(jié)果;(3)有限元分析:考慮殘余應(yīng)力和初彎曲以及高溫蠕變,建立了鋼柱承載力分析的有限元模型,分別進行了低合金Q345鋼、高強度Q460鋼常溫承載力分析、熱分析和鋼柱抗火性能分析,得到了鋼柱的常溫承載力、升溫曲線、考慮高溫蠕變的鋼柱屈曲荷載-耐火極限關(guān)系曲線以及屈曲荷載-臨界溫度關(guān)系曲線,并與不考慮蠕變進行了對比。通過試驗和分析得到三個方面的主要結(jié)論:(1)通過高溫蠕變試驗可以發(fā)現(xiàn):對于低合金Q345鋼和高強度Q460鋼,溫度在400℃以下時,第一階段蠕變占主要比例,第二階段蠕變發(fā)展緩慢;隨著溫度升高,第二階段蠕變占主要比例,第三階段蠕變出現(xiàn)提前,尤其是在高應(yīng)力水平下,蠕變發(fā)展迅速,容易出現(xiàn)蠕變斷裂現(xiàn)象;特別地,在700℃~900℃范圍內(nèi),體現(xiàn)出超塑性質(zhì),韌性增強,具有較好的延伸率;(2)采用不同高溫蠕變模型計算可以發(fā)現(xiàn):三種模型參數(shù)均能有效預(yù)測高溫蠕變,模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好;采用由相同試驗溫度的數(shù)據(jù)擬合得到的ANSYS復(fù)合時間強化模型、Norton模型的參數(shù)進行鋼柱抗火性能對比分析可知,同種鋼材的耐火極限比較接近,規(guī)律一致;建議優(yōu)先選用Norton模型,其形式簡單、模型參數(shù)較少、計算方便;(3)通過有限元分析可以發(fā)現(xiàn):有限元驗證模型計算結(jié)果與試驗吻合很好,驗證了有限元模型的正確性;有限元熱分析結(jié)果與四國規(guī)范計算結(jié)果吻合較好,更接近EC3計算結(jié)果;蠕變使處在溫度高于600℃或荷載比在0.5以上的鋼柱的耐火極限明顯降低;在相同溫度、荷載比下,計算結(jié)果表明低合金Q345鋼柱的耐火極限大體上更長;總體上鋼柱的臨界溫度降低2%~17%左右,在相同的荷載比(除0.1和0.9)下,高強度鋼Q460鋼柱的臨界溫度要高10℃~25℃;總之,蠕變使構(gòu)件變形增大,剛度變?nèi)?失效提前,承載力減小,耐火極限縮短,臨界溫度降低。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU511.3

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本文編號：1631546