考慮三軸應(yīng)力度和應(yīng)變率效應(yīng)的Q460GJ鋼動力力學性能和斷裂失效準則試驗研究.pdf

1、隨著高層和超高層、大跨和超大跨等建筑結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)以及綠色建筑結(jié)構(gòu)概念的興起，工程結(jié)構(gòu)對建筑結(jié)構(gòu)鋼材提出了更高的要求。GJ系列鋼作為一種具有良好抗震性能、焊接性能以及抗層狀撕裂性能等的高性能建筑結(jié)構(gòu)用鋼應(yīng)運而生。然而，目前GJ系列鋼的研究主要集中在結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件、殘余應(yīng)力分布、設(shè)計參數(shù)以及可靠度等方面，對于GJ系列鋼在復雜的應(yīng)力水平和應(yīng)力狀態(tài)環(huán)境下的動力本構(gòu)關(guān)系和斷裂失效準則研究較少，導致了GJ系列鋼在抗震、抗沖擊、抗爆以及抗倒塌等方面研

2、究缺乏材料基礎(chǔ)，不利于GJ系列鋼在超高層和超大跨建筑結(jié)構(gòu)中的推廣和應(yīng)用。因此，開展GJ系列鋼，特別是高強度GJ系列鋼的研究是十分迫切和必要的。
　　本文依托重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計劃重點項目（cstc2015jcyjBX0024)，在鋼節(jié)點沖擊力學性能仿真分析的基礎(chǔ)上,開展了高性能高強度Q460GJ鋼的動力力學性能和斷裂失效準則試驗研究。主要研究工作和成果概括如下：
　?、黉摻Y(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點仿真分析：基于ABAQUS有限元分析軟件

3、，開展了沖擊荷載作用下不同類型鋼節(jié)點的有限元分析和參數(shù)分析，探明了沖擊荷載作用下軸力的傳力機理；
　?、?Q460GJ鋼材試驗研究：利用DIC(Digital Image Correlation)方法，開展了不同應(yīng)變率下Q460GJ鋼材缺口試件的拉伸和壓縮試驗研究，獲得了不同三軸應(yīng)力度和應(yīng)變率下的工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線、真實應(yīng)力-真實應(yīng)變曲線和斷裂應(yīng)變，為Q460GJ鋼動態(tài)本構(gòu)關(guān)系和斷裂失效準則的建立提供了試驗依據(jù)，也豐富和完善了

4、Q460GJ鋼的材性數(shù)據(jù)庫；
　?、劢⒘薗460GJ鋼材動態(tài)本構(gòu)關(guān)系：從工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線和真實應(yīng)力-真實應(yīng)變曲線兩個角度分析比較并確定了Q460GJ鋼材本構(gòu)關(guān)系中的應(yīng)變硬化效應(yīng);綜合考慮Cowper-Symonds和Johnson-Cook本構(gòu)關(guān)系中應(yīng)變率效應(yīng)項，從屈服強度和極限強度兩個角度確定了Q460GJ鋼材本構(gòu)關(guān)系中的應(yīng)變率的影響；考慮三軸應(yīng)力度對本構(gòu)關(guān)系的影響，從屈服強度和極限強度兩個角度確定了Q460GJ鋼材本構(gòu)

5、關(guān)系中三軸應(yīng)力度效應(yīng)的大小，從而建立了常溫下Q460GJ鋼的動態(tài)本構(gòu)關(guān)系;
　?、芴岢隽薗460GJ鋼材斷裂失效準則：基于Johnson-Cook斷裂失效準則，分別確定了應(yīng)變率和三軸應(yīng)力度對Q460GJ鋼斷裂應(yīng)變的影響，從而提出了常溫下Q460GJ鋼的斷裂失效準則。本文創(chuàng)新點如下：
　?、匍_展了高應(yīng)變率和大范圍三軸應(yīng)力度的Q460GJ鋼動力力學性能和斷裂失效準則試驗研究；
　?、谕ㄟ^試驗獲得了Q460GJ鋼考慮應(yīng)變硬化