高强度Q690钢材高温力学性能研究
发布时间：2021-06-11 04:04
钢结构因其轻质、高强和施工便捷的优点逐渐成为大跨及高层结构的首选。在建筑工程中采用高强钢,能够减少构件的截面尺寸和结构自重,进而增加建筑面积。但是钢材不耐火,当温度达到600℃时,钢材丧失大部分刚度和强度。所以对钢结构抗火性能的研究意义重大,钢材高温下力学性能是钢结构抗火性能研究的基础。有研究表明高温下钢材的蠕变对结构的影响较大,在进行结构抗火性能分析时,需要考虑蠕变对结构的影响,否则将会使结构抗火设计偏于不安全。另外,局部火灾不会对结构产生根本性破坏,拆除或重建会造成资源浪费,需要对火灾后结构进行安全评估。钢材高温后的力学性能是进行火灾后钢结构安全评估的基础。所以本文对高强度Q690钢高温下力学性能、高温蠕变性能和高温后力学性能进行研究,并对考虑高温蠕变后Q690钢柱的抗火性能进行分析,本文的主要内容如下:（1）高温拉伸试验:对Q690钢材进行高温拉伸试验,得到高温下Q690钢的弹性模量,屈服强度,极限强度和应力-应变曲线;与其他高强度钢材和欧洲规范EC3规定的高温力学性能进行对比。基于已有的钢材本构模型拟合高温下Q690钢的应力-应变曲线,提出弹性模量和屈服强度的简化计算公式。（2...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
拉伸试件及其尺寸
高温拉伸试验采用 CMT5305 微机控制电子万能试验机加载。试件加热采用筒式高温试验炉，试验炉由内嵌电阻丝通过供电发热，最高加热温度为 1200℃，温度控制精度在±3℃，通过伸入试验炉中的3个热电偶进行温度控制，如图2.4所示。试验炉加热分为上中下三个加热区，根据热电偶反馈的温度，来控制三个加热区的加热功率，使炉中温度均匀。试验拉伸时采用配套的位移引伸计紧套在试件的凸缘上，位移引伸计的连杆随着试件变形而移动，从而将试件标距的变形传导出来。应变引伸计安装在位移引伸计的不受热部分，来采集试件拉伸时试件的应变，如图 2.5 所示。其中应变引伸计的初始长度和试件的标距同为 50mm，测得的即为试件应变。另外，应变引伸计的量程为 30%。5016210R25φ1610.5235 22 22 34
（a）位移引伸计 （b）应变采集图 2.5 位移引伸计Fig 2.5 Acquisition system for displacement.3 高温拉伸加载制度高温下拉伸速率对试件拉伸结果影响比较大。图 2.6 是温度为 700℃时对在拉伸过程中改 7 变拉伸速率的应力-应变曲线，可以看出拉伸速率的改-应变曲线影响较大，当增大拉伸速率时，应力-应变曲线出现陡升现象。图件 800-2 的加载速率为 0.3kN/s，试件 800-1 加载速率符合规范规定的加① 当应变 <1%，即屈服阶段：拉伸速率 0.003/min，②应变 1%< <2%:均匀改变至 0.02/min，③ 应变 >2%,拉伸速率为 0.02/min。二者的应力-相差甚远。可以看出高温下同一试件拉伸对拉伸速率改变的反应是比较且对于同一温度采用不同的加载速率得到的应力-应变曲线差异比较大，越快，得到的强度越大。因此，高温下拉伸加载制度对试验结果非常重要
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温后钢材及再生混凝土的力学性能试验研究[J]. 陈宗平,陈俊睿,薛建阳,陈宇良. 工业建筑. 2014(11)
[2]高强结构钢在建筑中的应用研究现状[J]. 邱林波,刘毅,侯兆新,陈水荣,钟国辉. 工业建筑. 2014(03)
[3]Q460高强钢焊接H形柱轴心受压力学性能数值分析[J]. 王彦博,李国强,陈素文,孙飞飞. 建筑钢结构进展. 2013(05)
[4]高强度Q460钢材高温力学性能试验研究[J]. 王卫永,刘兵,李国强. 防灾减灾工程学报. 2012(S1)
[5]高强度螺栓过火冷却后力学性能试验研究[J]. 楼国彪,俞珊,王锐. 建筑结构学报. 2012(02)
[6]高强度钢柱高温下承载力数值计算方法[J]. 王卫永,李国强. 土木建筑与环境工程. 2011(06)
[7]轴心受压高强度H型钢柱抗火性能[J]. 王卫永,李国强,戴国欣. 重庆大学学报. 2010(10)
[8]高温后结构钢力学性能试验[J]. 陈建锋,曹平周. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2010(03)
[9]高温后不同冷却条件下钢材力学性能试验研究[J]. 张有桔,朱跃,赵升,胡克旭. 结构工程师. 2009(05)
[10]火灾下轴心受压H型截面约束钢柱整体稳定设计[J]. 王培军,李国强. 土木建筑与环境工程. 2009(04)
硕士论文
[1]钢材高温蠕变性能试验研究[D]. 闫守海.重庆大学 2015
[2]高强度Q460钢柱受火后力学性能研究[D]. 刘天姿.重庆大学 2015
[3]Mg2Si/Mg-Sn基复合材料的组织控制与高温蠕变行为研究[D]. 蔡添祥.华南理工大学 2013
[4]复合钢板界面处高温蠕变特性研究[D]. 时烨华.太原理工大学 2013
[5]约束高强度Q460钢柱抗火性能研究[D]. 葛勇.重庆大学 2012
[6]GH36合金钢高温蠕变可靠性研究[D]. 马延辉.昆明理工大学 2011
[7]复合钢板压力容器焊缝高温蠕变研究[D]. 李煜.太原理工大学 2010
[8]16Mn结构钢的高温力学性能试验研究[D]. 王跃琴.西安科技大学 2006
本文编号：3223775
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
拉伸试件及其尺寸
高温拉伸试验采用 CMT5305 微机控制电子万能试验机加载。试件加热采用筒式高温试验炉，试验炉由内嵌电阻丝通过供电发热，最高加热温度为 1200℃，温度控制精度在±3℃，通过伸入试验炉中的3个热电偶进行温度控制，如图2.4所示。试验炉加热分为上中下三个加热区，根据热电偶反馈的温度，来控制三个加热区的加热功率，使炉中温度均匀。试验拉伸时采用配套的位移引伸计紧套在试件的凸缘上，位移引伸计的连杆随着试件变形而移动，从而将试件标距的变形传导出来。应变引伸计安装在位移引伸计的不受热部分，来采集试件拉伸时试件的应变，如图 2.5 所示。其中应变引伸计的初始长度和试件的标距同为 50mm，测得的即为试件应变。另外，应变引伸计的量程为 30%。5016210R25φ1610.5235 22 22 34
（a）位移引伸计 （b）应变采集图 2.5 位移引伸计Fig 2.5 Acquisition system for displacement.3 高温拉伸加载制度高温下拉伸速率对试件拉伸结果影响比较大。图 2.6 是温度为 700℃时对在拉伸过程中改 7 变拉伸速率的应力-应变曲线，可以看出拉伸速率的改-应变曲线影响较大，当增大拉伸速率时，应力-应变曲线出现陡升现象。图件 800-2 的加载速率为 0.3kN/s，试件 800-1 加载速率符合规范规定的加① 当应变 <1%，即屈服阶段：拉伸速率 0.003/min，②应变 1%< <2%:均匀改变至 0.02/min，③ 应变 >2%,拉伸速率为 0.02/min。二者的应力-相差甚远。可以看出高温下同一试件拉伸对拉伸速率改变的反应是比较且对于同一温度采用不同的加载速率得到的应力-应变曲线差异比较大，越快，得到的强度越大。因此，高温下拉伸加载制度对试验结果非常重要
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温后钢材及再生混凝土的力学性能试验研究[J]. 陈宗平,陈俊睿,薛建阳,陈宇良. 工业建筑. 2014(11)
[2]高强结构钢在建筑中的应用研究现状[J]. 邱林波,刘毅,侯兆新,陈水荣,钟国辉. 工业建筑. 2014(03)
[3]Q460高强钢焊接H形柱轴心受压力学性能数值分析[J]. 王彦博,李国强,陈素文,孙飞飞. 建筑钢结构进展. 2013(05)
[4]高强度Q460钢材高温力学性能试验研究[J]. 王卫永,刘兵,李国强. 防灾减灾工程学报. 2012(S1)
[5]高强度螺栓过火冷却后力学性能试验研究[J]. 楼国彪,俞珊,王锐. 建筑结构学报. 2012(02)
[6]高强度钢柱高温下承载力数值计算方法[J]. 王卫永,李国强. 土木建筑与环境工程. 2011(06)
[7]轴心受压高强度H型钢柱抗火性能[J]. 王卫永,李国强,戴国欣. 重庆大学学报. 2010(10)
[8]高温后结构钢力学性能试验[J]. 陈建锋,曹平周. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2010(03)
[9]高温后不同冷却条件下钢材力学性能试验研究[J]. 张有桔,朱跃,赵升,胡克旭. 结构工程师. 2009(05)
[10]火灾下轴心受压H型截面约束钢柱整体稳定设计[J]. 王培军,李国强. 土木建筑与环境工程. 2009(04)
硕士论文
[1]钢材高温蠕变性能试验研究[D]. 闫守海.重庆大学 2015
[2]高强度Q460钢柱受火后力学性能研究[D]. 刘天姿.重庆大学 2015
[3]Mg2Si/Mg-Sn基复合材料的组织控制与高温蠕变行为研究[D]. 蔡添祥.华南理工大学 2013
[4]复合钢板界面处高温蠕变特性研究[D]. 时烨华.太原理工大学 2013
[5]约束高强度Q460钢柱抗火性能研究[D]. 葛勇.重庆大学 2012
[6]GH36合金钢高温蠕变可靠性研究[D]. 马延辉.昆明理工大学 2011
[7]复合钢板压力容器焊缝高温蠕变研究[D]. 李煜.太原理工大学 2010
[8]16Mn结构钢的高温力学性能试验研究[D]. 王跃琴.西安科技大学 2006
本文编号：3223775
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