低屈服点钢材与Q345B和Q460D钢材本构关系对比研究

发布时间：2020-02-16 04:45

【摘要】：为进一步探讨材料本构行为对构件及结构受力性能的影响,首先,进行了LYP100低屈服点钢材的本构关系试验研究,分析此材料的单调性能、滞回性能、耗能能力及循环本构模型等。在此基础上,全面对比LYP100和LYP160低屈服点钢材、普通钢材(Q345B)及高强度钢材(Q460D)的本构关系。最后,通过对比不同钢材的循环本构模型以及理想弹塑性模型对结构构件滞回行为的预测结果,深入研究材料本构关系对构件及结构的重要影响。结果表明:低屈服点钢材单调以及循环强屈比均在2.0~3.0以上,是普通钢材以及高强度钢材的2.0倍~3.0倍。同时,低屈服点钢材具有更好的延性和耗能能力。由于低屈服点钢材具有显著的各向同性强化行为,其采用循环本构模型和理想弹塑性模型的计算结果差异更大。因此,在结构计算分析中,需要根据所采用的钢材选取适当的本构关系模型。
【图文】：

能、耗能能力、本构行为等。在此基础上，全面对比LYP100和LYP160低屈服点钢材、Q345B普通钢材[5]及Q460D高强度钢材[7]的单调及循环本构关系。最后，通过对比不同钢材的循环本构模型以及理想弹塑性模型在结构构件中的预测分析结果，深入探讨材料本构对构件及结构的重要影响。1LYP100低屈服点钢材试验研究1.1试验描述LYP100低屈服点钢材由鞍山钢铁提供，表1和表2总结了工厂提供钢材的技术参数，满足我国GB/T28905-2012《建筑用低屈服强度钢板》[19]的具体要求。试验共设计了15个试件，试件详细尺寸如图1所示，试件有效长度为14mm，厚度为10mm。表1YLP100钢材的力学性能Table1MechanicalpropertiesofYLP100steelRel/MPaRm/MPaEL/(%)冷弯性能180°冲击韧性Jk/J8123955d=3a192180205注：Rel为钢材屈服强度；Rm为钢材拉伸强度；EL为钢材断后伸长率；d为弯心直径；a为式样厚度。表2YLP100钢材的化学成分/(%)Table2ChemicalcompositionsofYLP100steelC/(×102)Si/(×102)Mn/(×102)P/(×103)S/(×103)Als/(×103)0.121510437VNbTi/(×102)CeqPcm/(×102)N——4.2—13—注：Ceq为碳当量；Pcm为焊接裂纹敏感性指数。试件加载端作动器341014引伸计图1试件尺寸及加载装置Fig.1Detailsofspecimendimensionsandloadingdevice加载装置如图1所示，为InstronModel8801拉压扭万能疲劳试验机。加载采用应变控制，施加单调加载以及多种循环加载制度。试件有效长度之

笾y7u及对应的应变l和断裂强度fu2。其中，平均屈服强度fy为78MPa，平均抗拉强度fu=251MPa，平均强屈比fu/fy=3.22，说明YLP100钢材拥有很高的承载潜能。LYP100钢材抗拉强度最大值对应的应变l=29.1%，说明LYP100具有很好的延性。图2(b)为试件两端的位移-荷载曲线。根据此图可以得到钢材的断裂应力，仅为钢材抗拉强度的35%左右(平均断裂应力fu2=87MPa，平均抗拉强度fu=251MPa)。图2(b)的破坏图展示了很高的截2(/N/mm)/(%)(a)应力-应变曲线(b)荷载-位移曲线图2YLP100钢材单调加载曲线Fig.2MonotoniccurvesofYLP100steel表3试件单调性能Table3Themonotonicpropertiesofspecimens试件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为钢材弹性模量；fy为钢材屈服应力；fu为钢材抗拉强度；fu2为钢材断裂应力；l为钢材抗拉强度所对应的应变。面收缩率，可达90%。以上现象同样说明了此种钢材具有很好的延展性能。1.3滞回性能YLP100低屈服点钢材在不同循环加载制度下的典型滞回曲线如图3所示。从图中可以看出，此种钢材的循环特征综合了各向同性强化及随动强化，并且各向同性强化特征起主导作用。L100-1试件(图3(a))和L100-3试件(图3(c))为逐级加载，屈服面的大小随着加载应变幅值的增长而增加，展示了明显的各向同性强化行为，这种强化不是均匀变化，而是呈现指数规律，前期强化程度高，后期程度逐步降低。L100-2试件(图3(b))为同一级应变幅加载3次，在同一应变幅时，曲线仍然发生屈服面增加的?

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