高強(qiáng)度Q690鋼材高溫力學(xué)性能研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)因其輕質(zhì)、高強(qiáng)和施工便捷的優(yōu)點(diǎn)逐漸成為大跨及高層結(jié)構(gòu)的首選。在建筑工程中采用高強(qiáng)鋼，能夠減少構(gòu)件的截面尺寸和結(jié)構(gòu)自重,進(jìn)而增加建筑面積。但是鋼材不耐火，當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，鋼材喪失大部分剛度和強(qiáng)度。所以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)抗火性能的研究意義重大，鋼材高溫下力學(xué)性能是鋼結(jié)構(gòu)抗火性能研究的基礎(chǔ)。有研究表明高溫下鋼材的蠕變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較大，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗火性能分析時(shí)，需要考慮蠕變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，否則將會(huì)使結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)偏于不安全。另外，局部火災(zāi)不會(huì)對(duì)結(jié)

2、構(gòu)產(chǎn)生根本性破壞，拆除或重建會(huì)造成資源浪費(fèi)，需要對(duì)火災(zāi)后結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)估。鋼材高溫后的力學(xué)性能是進(jìn)行火災(zāi)后鋼結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的基礎(chǔ)。所以本文對(duì)高強(qiáng)度Q690鋼高溫下力學(xué)性能、高溫蠕變性能和高溫后力學(xué)性能進(jìn)行研究，并對(duì)考慮高溫蠕變后Q690鋼柱的抗火性能進(jìn)行分析，本文的主要內(nèi)容如下：
　　①高溫拉伸試驗(yàn)：對(duì)Q690鋼材進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)，得到高溫下Q690鋼的彈性模量，屈服強(qiáng)度，極限強(qiáng)度和應(yīng)力-應(yīng)變曲線；與其他高強(qiáng)度鋼材和歐洲規(guī)范EC3規(guī)

3、定的高溫力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比?；谝延械匿摬谋緲?gòu)模型擬合高溫下Q690鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，提出彈性模量和屈服強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。
　　②高溫蠕變?cè)囼?yàn)：對(duì)Q690鋼材進(jìn)行高溫蠕變?cè)囼?yàn)，得到高溫下蠕變-時(shí)間曲線。并與Q460鋼和Q345鋼的高溫蠕變性能進(jìn)行對(duì)比分析。基于已有的蠕變模型擬合Q690鋼高溫蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)，得到關(guān)于溫度T的參數(shù)。
　?、鄹邷睾罄煸囼?yàn)：對(duì)試件加熱至特定溫度后，采用兩種冷卻方式（自然冷卻和浸水冷卻）冷卻至室溫進(jìn)

4、行拉伸。得到高溫后不同冷卻方式的彈性模量、屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率。并與其它鋼材高溫后的力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比。提出簡(jiǎn)化計(jì)算公式計(jì)算高溫后力學(xué)性能。
　　④有限元分析：采用有限元軟件ABAQUS，利用本文得到的Q690鋼高溫下的力學(xué)性能和擬合的高溫蠕變模型，對(duì)考慮蠕變影響的Q690鋼柱進(jìn)行抗火分析。利用已有的鋼柱高溫試驗(yàn)對(duì)有限元進(jìn)行驗(yàn)證，并分析長(zhǎng)細(xì)比、升溫速率、荷載比和高溫材性對(duì)Q690鋼柱的抗火性能的影響。
　　本文創(chuàng)新點(diǎn)