基于Q460钢微观断裂模型的H形钢梁柱焊接节点抗断裂研究

发布时间：2020-09-19 14:23

　　 高强度钢结构节点相比普通钢结构节点具有很明显的优势,已成功应用于国内外实际工程中,但较普通强度钢结构仍存在着不易焊接,屈强比增大和延性降低等问题。目前国内外对高强钢结构研究较少,且国内外大多数研究是基于传统的断裂力学的方法。传统断裂力学方法假设缺陷与裂纹已存在,且在初始裂纹尖端存在高应变约束,因此主要适用于研究脆性断裂问题或局部塑性损伤程度极其有限的伪脆性断裂问题,而对强震作用下构造无明显缺陷部位发生较大尺度屈服时的延性断裂问题并不适用。此外由于传统断裂力学未考虑应力的三轴度影响,也无法适用于可能存在显著三向应力状态的节点断裂预测。而基于微观机制的断裂模型没有假设初始缺陷,它是在微观结构尺度上,对应力应变场进行模拟,建立材料宏观断裂过程和微观结构的变化关系,然后应用判据进行预测,它让对钢结构延性断裂的预测成为了可能。本文为研究高强钢结构节点的延性断裂机理,进行了以下工作:(1)梳理近些年以来,高强钢结构节点的国内外研究现状,总结这些研究的研究方法,将它们分为两类,第一类,以传统断裂力学为基础对钢结构节点进行研究;第二类以微观机制模型判据为基础对钢结构节点进行研究。总结这两类方法的局限性,并对近些年以来高强钢结构节点的发展以及应用进行总结。(2)对既有单调荷载作用下的高强钢结构节点局部试件建立有限元模型,并把含有校准的单调荷载作用下的微观机制断裂判据的VUMAT子程序嵌入有限元模型,对高强钢结构节点局部试件在单调荷载作用下的断裂路径以及裂后曲线与试验结果进行对比,以验证带有微观断裂模型的VUMAT子程序的适用性。(3)对既有循环荷载作用下的高强钢结构节点试件建立有限元模型,运用校准的循环荷载作用下的微观断裂模型对高强钢结构节点的断裂进行预测,并提取其断裂前的滞回曲线与试验结果进行对比,以验证有限元建模以及循环荷载作用下微观断裂模型的准确性。(4)通过对有限元建模准确性的验证,自行设计四个不同构造的高强钢结构节点,建立循环荷载作用下的有限元模型,运用校准的循环荷载作用下的微观断裂模型对四个不同构造高强钢结构节点的断裂以及极限承载力进行预测,比较不同构造的高强钢结构节点的断裂时刻和极限承载力,得出一种承载力较好,断裂时刻较晚的高强钢结构节点。(5)对本文设计的四种不同构造节点进行变材料分析。赋予节点普通强度钢结构材料Q345B钢的属性,进行循环荷载下的节点有限元分析。使用校准的微观断裂判据比较高强钢结构节点与相同构造的普通强度钢结构节点的断裂性能差异。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU391
【部分图文】：

空穴形核、扩张和聚合机理

研究框架图

应力三轴度与塑性应变曲线

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

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本文编号：2822619