【硕士】常温和低温下高强钢断裂模式的试验研究 pdf.pdf

【硕士】常温和低温下高强钢断裂模式的试验研究_pdf筑龙网
摘要在年美国北岭地震和年日本阪神地震中，梁柱连接发生了大量的脆性破的缺口板、开孔板、刻痕杆试件进行了常、低温断裂试验和数值模拟分析：常温板试件和个结构钢刻痕杆试件：低温试验包括个厚结构钢半椭圆形缺口板试件和个结构钢刻痕杆试件。试验显示：初始裂纹出现在应力较集中的缺口心部或有大量暗灰色韧窝。随着试件厚度增加，断裂延性降低；改变缺口尺寸，试件缺口或刻位置均具有较高的精度，但由于刃вΡ涠狭炎荚蚝蚖刃вΡ涠狭准则缺乏断裂时等效应变临界值而甚为遗憾，相比之下金属椭球面断裂准则和第一主应性，提出的高强钢在应力三轴空间的断裂准则，因此其具有较高的精度和较广的普适性。坏，显示出人们对结构钢断裂破坏机理认识的不足。目前，断裂已经成为许多行业最为苦恼的问题之一，它直接关系到构件承载能力和使用寿命，钢结构这一领域同样也不例外。为避免钢结构脆断造成的人员伤亡和财产损失，本文主要从应力状态对金属材料的破坏进行了断裂试验和有限元分析。为研究结构钢在三轴应力状态下的断裂机理和抗断设防，分别对不同厚度材质为试验包括个窈窠峁垢秩笨诎迨约窠峁垢职胪圆形缺口板试件、个厚结构钢椭圆形开孔板试件、个厚结构钢缺口刻痕心部，沿厚度方向贯通后再沿宽度前进直至断裂，试件最终在薄弱截面断裂，断口痕愈尖锐，开裂延性愈差，较平缓试件，净截面平均开裂强度略高，说明断裂载荷主要取决于缺口或刻痕根部净截面面积，显示了缺口顶端应力场对刻痕根部净截面断裂强度的影响。通过对常温下缺口板、开孔板、刻痕杆和低温下缺口板断裂试验进行基于金属静水应力型广义屈服模型和Ｐ偷氖的Ｄ夥治觯峁允荆毫盐破鹗加谌笨诒缘内侧或刻痕心部的三轴强约束区域，裂纹在厚度方向贯通后沿宽度发展。断裂应力场分析表明：建议的金属静水应力型广义屈服模型较Ｐ陀懈叩木ǘ龋煌对基于广义屈服模型下的金属椭球面断裂准则、刃вΡ涠狭炎荚颉等效应变断裂准则和第一主应力断裂准则进行对比，结果表明各公式对于预测裂纹初始力断裂准则给出了断裂临界值故可用于判断断裂位置。由于第一主应力断裂准则是以延性材料为基础而得出的断裂准则，可用于预测延性材料在应力三轴空间中微裂纹的形成及断裂，而椭球面断裂准则是根据三向等拉伸应力状态下高强钢屈服和宏观脆断的重合关键词：广义屈服模型；椭球面断裂准则；结构钢；缺口板：开孔板；刻痕杆；应力状态；应力三维度硕宦畚
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第滦髀课题背景力学发展史上，有不少试验表吲引，静水应力对许多材料的屈服极限和塑性性能有明显钢结构是世界高层建筑中较早采用的一种结构类型，也是今后最有发展前景的结构震的变形能力【。随着国民经济的快速发展，钢结构也越来越广泛的应用于建筑工程和然而，在年的美国北岭地震件承载能力和使用寿命，为此，美日两国成立了专门的研究机构，且提出了一些工程上可以应用的方法纾涸诮诘悴课患右敢愿谋湔庖磺虻挠αΨ植嫉。但这些方法是灾难性的，传统的强度计算解决不了金属宏观脆断这一类特殊问题。虽然人们运用现众所周知，结构几何突变处因板件约束导致应力集中和三向拉应力状态，引发钢材脆断。损伤力学研究表明蚶αψ刺现兀植挠子诖喽希耆庖迳类型之一。钢结构与其他材料的结构体系相比具有很多优点。例如：钢材材质均匀，抗压、抗拉和抗剪强度均较高，并且具有良好的延性，能减弱地震反应，具有抵抗强烈地桥梁工程。可以预见，建筑钢结构将迎来一个快速发展高峰。甑娜毡沮嫔竦卣校褐臃⑸舜罅康拇嘈云苹担庖⒘巳嗣嵌越构钢断裂的新认识。目前，断裂已成为许多行业最为苦恼的问题之一，它直接关系到构均治标不治本，并没有从力学原理上提出钢结构抗断设防理论，而是仅仅从工程上给予改进，而这些改进方案是否真正有效，还有待实践的检验。事实上，金属宏观脆断时，结构并未超载且几乎观察不到塑性发展过程，破坏后果代损伤力学和断裂力学对金属微观断裂进行了大量研究，但宏观上如何防止脆断仍缺乏有效的对策。为了从力学角度提出更加合理正确的结构钢断裂理论，并应用到钢结构分析和设计当中，国内外诸多学者和专家做了许多相关的研究工作，而我国在这一方面的研究起步相对较晚。结构钢本身所具有的非线性性质、材料本身的微观缺陷、各种外在影响因素等相关特性决定了该项研究工作的复杂性，而已有的研究成果和应用至今的经典金属强度理论又对人们的思想起着极大的约束作用，这一切都直接影响着研究人员思维的拓展，并进一步加大了这一课题的复杂程度和研究工作进展的困难度。因此将微观断裂机理和宏观经典力学联系起来以制定简单有效的抗断设