基于剪切修正GTN模型的高强钢材及T形焊接接头断裂性能研究
发布时间：2022-01-17 05:22
摘要:高强度钢结构的推广及应用是建筑科技发展的必然趋势,但高强钢材较普通钢材变形能力差,焊接连接的脆变倾向更加严重。因此,本文基于Gurson-Tvergaard-Needleman（GTN）微观损伤断裂预测模型,系统开展了国产Q460高强钢材及T形对接焊接接头的断裂性能研究,力求为复杂高强钢节点及体系的力学性能研究提供科学依据及技术支撑。具体研究内容如下:（1）取材自国产Q460C钢板母材、焊缝和热影响区,加工39个光滑和缺口圆棒试件,又取材自国产Q460D钢板母材,加工24个光滑平板、凹槽平板及矩形缺口试件,共进行了 33例单向拉伸和30例超低周疲劳试验。结果表明,Q460高强钢母材单拉延伸率超过25.1%,滞回断裂应变约为6%;焊缝和热影响区单拉延伸率分别为23.7%和26.6%,滞回断裂应变仅为3.2%和4.4%;Lode角参数相同时,随应力三轴度增大,钢材强度提高,断裂位移显著下降;Lode角参数趋近于0时,钢材的微细观破坏机理异于“微孔穴的形核、增长和聚合”。（2）采用单面成形全熔透对接焊接技术加工10个板厚、夹角不同的T形接头,分别完成5例单向拉伸及5例超低周疲劳试验。结...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１高强钢应用实例??Ｆｉｇｌ－１?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｅｘａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｈｉｇｈ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｓｔｅｅｌ??强度安全储备、断裂性能、焊接裂纹缺陷及疲劳破坏等问题直接关系到钢结??
本次试验在钢研纳克技术检测有限公司进行，加载设备为５０吨的ＭＴＳ?８１０电??液伺服万能材料试验机，所用引伸计规格为１０ｍｍ，２５ｍｍ和５０ｍｍ，全部试验均??在室温２５°Ｃ下进行，试验设备如图２－１所示，试验过程符合ＡＳＴＭＥ８／Ｅ８Ｍ－１６ａ［７４］??技术要求。??表２－２试件概况??Ｔａｂ．２－２?Ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｏｆ?ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ??＂?类型?名称?数量??光滑圆棒试件ＴＲ、ＦＲ、ＨＳ、ＦＨＳ、??、才肚?ＲＳ、ＦＲＳ??Ｎ释干?缺口圆棒试件ＴＧＲ、ＦＧＲ、ＨＲ、??ＦＨＲ、ＲＲ、ＦＲＲ??光滑平板试件ＴＰ、ＦＰ?４??平板试件?凹槽平板试件ＴＧＰ、ＦＧＰ?８???矩形缺口试件ＴＲＮ、ＦＲＮ?１２??１１??
?２?Ｑ４６０高强钢材材性试验（２）罗德角参数??近期研究表明，对于复杂的受力情况而言，仅使用应力三轴度不足以反映伤积累的过程，因此引入描述偏应力状态的变量－罗德角参数（Ｌｏｄｅ角参数）作补充参数。如下图２－２所示，罗德角０定义为偏平面内，应力矢量与主偏应力轴夹角，沒的大小变化范围是－；ｒ／３＜Ｍ；ｒ／３。罗德角参数ｆ定义为罗德角０的函如下式（２－４）：??＾?＝?ｃｏｓ（３＾）?＝?＾ｒ－?（２＿式中，；为偏应力张量第二不变量，厅为Ｍ／记ｙ等效应力；Ｊ３偏应力张量第三不变量，Ｗ，《，Ｓ３?偏应力张量分量。??Ｌｏｄｅ角参数｛的取值范围是－ｌＳｆＳｌ。在轴对称受拉状态下，＜?＝?１；在轴称受压状态下，＜?＝?－１；平面应变状态时，＜?＝〇。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪切修正GTN模型在拉剪变路径加载问题中的适用性[J]. 王婷婷,庄新村,赵震. 锻压技术. 2017(05)
[2]基于微观机理的Q460钢材角焊缝搭接接头延性断裂研究[J]. 施刚,陈玉峰. 工程力学. 2017(04)
[3]基于试验与模拟的修正GTN模型参数反求分析[J]. 方勇勇,庄新村,赵震,徐芹所. 上海交通大学学报. 2016(07)
[4]高性能桥梁钢典型焊接接头疲劳性能试验研究[J]. 王丽,赵欣欣,荣峤,田越. 土木工程学报. 2016(06)
[5]基于微观机理的高强度钢材及其焊缝断裂预测模型研究[J]. 刘希月,王元清,石永久. 建筑结构学报. 2016(06)
[6]高强度钢材焊缝连接试验研究[J]. 施刚,陈玉峰. 工业建筑. 2016(07)
[7]基于剪切修正GTN模型的金属弹性退化机理研究[J]. 肖文康,张纯禹. 力学与实践. 2016(02)
[8]剪切修正GTN模型在小冲杆试验中的应用研究[J]. 孙权,陈建钧,李晓雪,闫玉曦,潘红良. 机械工程学报. 2014(24)
[9]基于细观损伤力学的梁柱焊接节点断裂破坏预测分析[J]. 黄学伟,童乐为,周锋,陈以一. 建筑结构学报. 2013(11)
[10]Q460高强钢单调与反复加载性能试验研究[J]. 孙飞飞,谢黎明,崔嵬,李国强,陈素文,王彦博. 建筑结构学报. 2013(01)
博士论文
[1]微观机制断裂理论在高强钢材料及钢结构断裂预测分析中的应用研究[D]. 李文超.长安大学 2017
[2]辊式冲裁工艺变形机理与装备开发研究[D]. 刘倩.北京科技大学 2016
[3]基于细观损伤机理的韧性断裂研究[D]. 姜薇.西北工业大学 2016
[4]高强度钢材轴心受压构件整体稳定性能与设计方法研究[D]. 班慧勇.清华大学 2012
[5]超高强度钢及其焊接接头的断裂行为研究[D]. 邹吉权.天津大学 2009
硕士论文
[1]高强度钢材焊缝连接接头静力和疲劳性能试验研究[D]. 郝李鹏.西安理工大学 2017
[2]GTN模型参数敏感性分析及其在钢节点性能研究中的应用[D]. 马瑞珍.北京交通大学 2016
[3]考虑微观GTN损伤模型的建筑钢材力学性能研究[D]. 史一剑.北京交通大学 2013
[4]高强钢材Q460C及其焊缝力学与韧性性能试验研究[D]. 林云.沈阳建筑大学 2012
[5]Q460高强等边单角钢轴心受压杆件的理论与试验研究[D]. 范金凯.西安建筑科技大学 2009
[6]Q460E焊接性能分析及匹配焊材研究[D]. 黄东鎏.西安理工大学 2008
本文编号：3594120
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１高强钢应用实例??Ｆｉｇｌ－１?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｅｘａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｈｉｇｈ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｓｔｅｅｌ??强度安全储备、断裂性能、焊接裂纹缺陷及疲劳破坏等问题直接关系到钢结??
本次试验在钢研纳克技术检测有限公司进行，加载设备为５０吨的ＭＴＳ?８１０电??液伺服万能材料试验机，所用引伸计规格为１０ｍｍ，２５ｍｍ和５０ｍｍ，全部试验均??在室温２５°Ｃ下进行，试验设备如图２－１所示，试验过程符合ＡＳＴＭＥ８／Ｅ８Ｍ－１６ａ［７４］??技术要求。??表２－２试件概况??Ｔａｂ．２－２?Ｏｖｅｒｖｉｅｗ?ｏｆ?ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ??＂?类型?名称?数量??光滑圆棒试件ＴＲ、ＦＲ、ＨＳ、ＦＨＳ、??、才肚?ＲＳ、ＦＲＳ??Ｎ释干?缺口圆棒试件ＴＧＲ、ＦＧＲ、ＨＲ、??ＦＨＲ、ＲＲ、ＦＲＲ??光滑平板试件ＴＰ、ＦＰ?４??平板试件?凹槽平板试件ＴＧＰ、ＦＧＰ?８???矩形缺口试件ＴＲＮ、ＦＲＮ?１２??１１??
?２?Ｑ４６０高强钢材材性试验（２）罗德角参数??近期研究表明，对于复杂的受力情况而言，仅使用应力三轴度不足以反映伤积累的过程，因此引入描述偏应力状态的变量－罗德角参数（Ｌｏｄｅ角参数）作补充参数。如下图２－２所示，罗德角０定义为偏平面内，应力矢量与主偏应力轴夹角，沒的大小变化范围是－；ｒ／３＜Ｍ；ｒ／３。罗德角参数ｆ定义为罗德角０的函如下式（２－４）：??＾?＝?ｃｏｓ（３＾）?＝?＾ｒ－?（２＿式中，；为偏应力张量第二不变量，厅为Ｍ／记ｙ等效应力；Ｊ３偏应力张量第三不变量，Ｗ，《，Ｓ３?偏应力张量分量。??Ｌｏｄｅ角参数｛的取值范围是－ｌＳｆＳｌ。在轴对称受拉状态下，＜?＝?１；在轴称受压状态下，＜?＝?－１；平面应变状态时，＜?＝〇。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]剪切修正GTN模型在拉剪变路径加载问题中的适用性[J]. 王婷婷,庄新村,赵震. 锻压技术. 2017(05)
[2]基于微观机理的Q460钢材角焊缝搭接接头延性断裂研究[J]. 施刚,陈玉峰. 工程力学. 2017(04)
[3]基于试验与模拟的修正GTN模型参数反求分析[J]. 方勇勇,庄新村,赵震,徐芹所. 上海交通大学学报. 2016(07)
[4]高性能桥梁钢典型焊接接头疲劳性能试验研究[J]. 王丽,赵欣欣,荣峤,田越. 土木工程学报. 2016(06)
[5]基于微观机理的高强度钢材及其焊缝断裂预测模型研究[J]. 刘希月,王元清,石永久. 建筑结构学报. 2016(06)
[6]高强度钢材焊缝连接试验研究[J]. 施刚,陈玉峰. 工业建筑. 2016(07)
[7]基于剪切修正GTN模型的金属弹性退化机理研究[J]. 肖文康,张纯禹. 力学与实践. 2016(02)
[8]剪切修正GTN模型在小冲杆试验中的应用研究[J]. 孙权,陈建钧,李晓雪,闫玉曦,潘红良. 机械工程学报. 2014(24)
[9]基于细观损伤力学的梁柱焊接节点断裂破坏预测分析[J]. 黄学伟,童乐为,周锋,陈以一. 建筑结构学报. 2013(11)
[10]Q460高强钢单调与反复加载性能试验研究[J]. 孙飞飞,谢黎明,崔嵬,李国强,陈素文,王彦博. 建筑结构学报. 2013(01)
博士论文
[1]微观机制断裂理论在高强钢材料及钢结构断裂预测分析中的应用研究[D]. 李文超.长安大学 2017
[2]辊式冲裁工艺变形机理与装备开发研究[D]. 刘倩.北京科技大学 2016
[3]基于细观损伤机理的韧性断裂研究[D]. 姜薇.西北工业大学 2016
[4]高强度钢材轴心受压构件整体稳定性能与设计方法研究[D]. 班慧勇.清华大学 2012
[5]超高强度钢及其焊接接头的断裂行为研究[D]. 邹吉权.天津大学 2009
硕士论文
[1]高强度钢材焊缝连接接头静力和疲劳性能试验研究[D]. 郝李鹏.西安理工大学 2017
[2]GTN模型参数敏感性分析及其在钢节点性能研究中的应用[D]. 马瑞珍.北京交通大学 2016
[3]考虑微观GTN损伤模型的建筑钢材力学性能研究[D]. 史一剑.北京交通大学 2013
[4]高强钢材Q460C及其焊缝力学与韧性性能试验研究[D]. 林云.沈阳建筑大学 2012
[5]Q460高强等边单角钢轴心受压杆件的理论与试验研究[D]. 范金凯.西安建筑科技大学 2009
[6]Q460E焊接性能分析及匹配焊材研究[D]. 黄东鎏.西安理工大学 2008
本文编号：3594120
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