發(fā)布時(shí)間：2020-07-28 19:35

【摘要】：鋼結(jié)構(gòu)以其材料的強(qiáng)度高,塑性和韌性好的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在各種建筑中。但鋼結(jié)構(gòu)在受到諸如地震荷載破壞后,往往需要一段時(shí)間才能得到修復(fù),在該段時(shí)間內(nèi)就會發(fā)生應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)。應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)會改變鋼材的力學(xué)性能:強(qiáng)度和硬度提高,而塑性和韌性顯著下降,而力學(xué)性能的變化會影響鋼結(jié)構(gòu)的繼續(xù)服役能力,因此有必要研究應(yīng)變時(shí)效對鋼材基本力學(xué)性能的影響,為研究應(yīng)變時(shí)效對整體結(jié)構(gòu)受力性能的影響提供依據(jù)。應(yīng)變時(shí)效是油、氣等輸送管道的鋼管在成型、制造、使用過程中普遍存在的一個(gè)特殊問題,尤其是應(yīng)變時(shí)效脆化給管道帶來的危害,增大了管道發(fā)生脆性破壞的可能,近幾年來,在管道領(lǐng)域備受關(guān)注。國內(nèi)學(xué)者對應(yīng)變時(shí)效的大部分研究是通過測得應(yīng)變時(shí)效前后鋼材的沖擊吸收能量來計(jì)算鋼材的應(yīng)變時(shí)效敏感系數(shù),而對應(yīng)變時(shí)效對鋼材的力學(xué)性能的影響的研究還不夠深入,因此,本文在應(yīng)變時(shí)效對Q345鋼力學(xué)性能的影響方面進(jìn)行了深入的研究。本文針對Q345鋼材進(jìn)行了應(yīng)變時(shí)效的試驗(yàn)和理論分析,研究Q345鋼在不同的預(yù)應(yīng)變和時(shí)效后力學(xué)性能的變化。試驗(yàn)設(shè)計(jì)了三種不同的試件,分別為標(biāo)準(zhǔn)單調(diào)拉伸試件、標(biāo)準(zhǔn)拉壓循環(huán)試件和對接焊縫試件。其中,標(biāo)準(zhǔn)單調(diào)拉伸試件和標(biāo)準(zhǔn)拉壓循環(huán)試件是基于Q345鋼材本身進(jìn)行的應(yīng)變時(shí)效影響性試驗(yàn),目的是研究Q345鋼經(jīng)過應(yīng)變時(shí)效后在不同的加載方式下力學(xué)性能的改變�？紤]到實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)中焊縫的存在,本文還對帶對接焊縫的試件進(jìn)行了應(yīng)變時(shí)效影響性試驗(yàn),研究應(yīng)變時(shí)效前后對接焊縫試件力學(xué)性能的變化,彌補(bǔ)以往只對鋼材本身進(jìn)行應(yīng)變時(shí)效的研究,而缺乏對接焊縫試件應(yīng)變時(shí)效研究的不足。本文基于Q345鋼及其對接焊縫試件應(yīng)變時(shí)效試驗(yàn)研究,分析了應(yīng)變時(shí)效對Q345鋼及其對接焊縫基本力學(xué)性能的影響;基于試驗(yàn)結(jié)果,采用Ramberg-Osgood模型對應(yīng)變時(shí)效影響后的Q345鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行擬合分析,建立了經(jīng)不同應(yīng)變時(shí)效因素影響后的Q345鋼材本構(gòu)關(guān)系模型。研究結(jié)果如下:(1)標(biāo)準(zhǔn)單調(diào)拉伸試件在經(jīng)過應(yīng)變時(shí)效處理后,屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高,屈強(qiáng)比提高并最終穩(wěn)定在0.9左右,極限應(yīng)變和斷裂應(yīng)變下降,結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的可能性提高。標(biāo)準(zhǔn)單調(diào)拉伸試件預(yù)應(yīng)變?yōu)?2.5%,時(shí)效為14天的試件其抗拉強(qiáng)度提高10%,極限應(yīng)變下降46%,斷裂應(yīng)變下降33%。(2)標(biāo)準(zhǔn)拉壓循環(huán)試件在經(jīng)過應(yīng)變時(shí)效處理后,滯回曲線由未應(yīng)變時(shí)效的飽滿形狀到經(jīng)過應(yīng)變時(shí)效處理后的狹長型的滯回曲線,且預(yù)應(yīng)變和時(shí)效越大,滯回曲線捏縮越嚴(yán)重,耗能能力顯著下降,抗震性能較差。(3)對接焊縫試件的力學(xué)性能的變化與標(biāo)準(zhǔn)單調(diào)拉伸試件相似,屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度提高,極限應(yīng)變和斷裂應(yīng)變下降。對接焊縫能夠比較真實(shí)的反映真實(shí)鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中受損壞后其力學(xué)性能的變化,雖然其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度顯著提高,但極限應(yīng)變和斷裂應(yīng)變下降顯著,尤其是預(yù)應(yīng)變?yōu)?0%時(shí),其斷裂應(yīng)變下降近50%,表明應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)顯著增大了結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的可能。(4)提高預(yù)應(yīng)變和時(shí)效均能對Q345鋼的力學(xué)性能產(chǎn)生一定程度的影響,且提高預(yù)應(yīng)變引起的Q345鋼的力學(xué)性能的改變大于增加時(shí)效引起的Q345鋼力學(xué)性能的改變,相比較時(shí)效,提高預(yù)應(yīng)變對Q345鋼力學(xué)性能的改變更顯著。(5)基于經(jīng)應(yīng)變時(shí)效影響后的Q345鋼應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線無明顯屈服平臺的特點(diǎn),采用適用于無明顯屈服點(diǎn)材料的Ramberg-Osgood模型對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,建立考慮應(yīng)變時(shí)效影響的Q345鋼本構(gòu)關(guān)系模型。結(jié)果表明,本文所建立本構(gòu)模型得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與試驗(yàn)曲線較為一致,該本構(gòu)模型能夠較好的描述經(jīng)應(yīng)變時(shí)效影響的Q345鋼材應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。研究成果能夠?yàn)閼?yīng)變時(shí)效對鋼結(jié)構(gòu)整體受力性能影響有限元分析,以及考慮應(yīng)變時(shí)效影響的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU391
【圖文】：

應(yīng)變時(shí)效過程中位錯(cuò)釘扎和脫釘過程示意圖

試件如圖2.3 所示，單調(diào)拉伸后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖 2.4 所示。鋼材的材性試驗(yàn)依據(jù)我國規(guī)范《金屬材料拉伸試驗(yàn)室溫試驗(yàn)方法》[75]，在青島理工大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)，通過計(jì)算機(jī)記錄數(shù)據(jù)得到 Q345 鋼的各項(xiàng)力學(xué)性能。圖 2.3 材性試件照片圖 2.4 標(biāo)準(zhǔn)單調(diào)拉伸試件單調(diào)拉伸后 曲線2.2.3 試驗(yàn)加載標(biāo)準(zhǔn)單調(diào)拉伸試件和對接焊縫試件加載的全過程均采用位移控制，試件在達(dá)到屈服強(qiáng)度前拉伸速率為 3mm/min，達(dá)到屈服強(qiáng)度后拉伸速率為 6mm/min。標(biāo)準(zhǔn)拉壓循環(huán)試件關(guān)于應(yīng)變?yōu)榱銓ΨQ加載，等應(yīng)變增量 0.006 對稱逐級加載，先拉

標(biāo)準(zhǔn)單調(diào)拉伸試件單調(diào)拉伸后曲線

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 史巨杰，柳曾典，李培寧;應(yīng)變時(shí)效對失效評定圖和斷裂評定的影響[J];沈陽化工學(xué)院學(xué)報(bào);1994年01期

2 王其閔;章熙康;;α

本文編號：2773345