中等應力三維度下結(jié)構(gòu)鋼斷裂模型研究.pdf

1、長期以來，金屬材料的宏觀脆斷因其復雜性和災難性后果已成為當今世界重大的研究課題。在1994年美國北嶺地震和1995年日本阪神地震中，梁柱連接發(fā)生了大量的脆性破壞，顯示出人們對結(jié)構(gòu)鋼斷裂破壞機理認識的不足。中等厚度（中等應力三維度）鋼板試件處于由平面應力狀態(tài)過渡到平面應變狀態(tài)，其斷裂模式具有特殊性，因此，研究中等厚度Q235結(jié)構(gòu)鋼在常、低溫斷裂試驗中的斷裂模式，具有理論意義和工程價值。
　　 為研究中等厚度Q235結(jié)構(gòu)鋼斷裂機理和

2、抗斷設防，對Q235鋼材開孔板和缺口板進行了常、低溫斷裂試驗，研究了缺口參數(shù)等對中等厚度結(jié)構(gòu)鋼斷裂模式的影響規(guī)律。常溫試驗包括10個16mm厚和10個25mm厚中心開橢圓孔結(jié)構(gòu)鋼開孔板、10個16mm厚和10個25mm厚結(jié)構(gòu)鋼半橢圓形缺口板；低溫試驗包括10個16mm厚和10個25mm厚結(jié)構(gòu)鋼半橢圓形缺口板。經(jīng)試驗表明：試件的第一條宏觀裂紋起始于缺口頂端厚度中面，裂紋在厚度方向貫通后沿垂直加載方向迅速擴展，直至完全斷裂。開孔或缺口愈尖銳

3、的試件，其開裂延性愈差。隨著鋼板厚度的增加，韌性降低。斷口粗糙且有大量韌窩，斷口暗灰色呈杯錐狀，斷裂形式為正斷與剪斷混合型。低溫試件的拉伸屈服強度和極限強度較常溫試件略高，伸長率減小，顯示出低溫脆性。
　　 通過對Q235鋼材開孔板和缺口板常、低溫斷裂試驗進行數(shù)值模擬分析，結(jié)果顯示：宏觀裂紋在缺口根部截面上不是同時形成的，缺口根部應力集中，初始裂紋形成于缺口心部，然后沿寬度方向擴展至完全斷裂。斷裂應力場分析表明：本文建議的結(jié)構(gòu)鋼