文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
常温和低温下高强钢断裂模式的试验研究及数值分析
姓名:苏仁权
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:王万祯
20100501
摘要在年美国北岭地震和年日本阪神地震中,梁柱连接发生了大量的脆性破的缺口板、开孔板、刻痕杆试件进行了常、低温断裂试验和数值模拟分析:常温板试件和个结构钢刻痕杆试件:低温试验包括个厚结构钢半椭圆形缺口板试件和个结构钢刻痕杆试件。试验显示:初始裂纹出现在应力较集中的缺口心部或有大量暗灰色韧窝。随着试件厚度增加,断裂延性降低;改变缺口尺寸,试件缺口或刻位置均具有较高的精度,但由于刃вΡ涠狭炎荚蚝蚖刃вΡ涠狭准则缺乏断裂时等效应变临界值而甚为遗憾,相比之下金属椭球面断裂准则和第一主应性,提出的高强钢在应力三轴空间的断裂准则,因此其具有较高的精度和较广的普适性。坏,显示出人们对结构钢断裂破坏机理认识的不足。目前,断裂已经成为许多行业最为苦恼的问题之一,它直接关系到构件承载能力和使用寿命,钢结构这一领域同样也不例外。为避免钢结构脆断造成的人员伤亡和财产损失,本文主要从应力状态对金属材料的破坏进行了断裂试验和有限元分析。为研究结构钢在三轴应力状态下的断裂机理和抗断设防,分别对不同厚度材质为试验包括个窈窠峁垢秩笨诎迨约窠峁垢职胪圆形缺口板试件、个厚结构钢椭圆形开孔板试件、个厚结构钢缺口刻痕心部,沿厚度方向贯通后再沿宽度前进直至断裂,试件最终在薄弱截面断裂,断口痕愈尖锐,开裂延性愈差,较平缓试件,净截面平均开裂强度略高,说明断裂载荷主要取决于缺口或刻痕根部净截面面积,显示了缺口顶端应力场对刻痕根部净截面断裂强度的影响。通过对常温下缺口板、开孔板、刻痕杆和低温下缺口板断裂试验进行基于金属静水应力型广义屈服模型和P偷氖的D夥治觯峁允荆毫盐破鹗加谌笨诒缘内侧或刻痕心部的三轴强约束区域,裂纹在厚度方向贯通后沿宽度发展。断裂应力场分析表明:建议的金属静水应力型广义屈服模型较P陀懈叩木ǘ龋煌对基于广义屈服模型下的金属椭球面断裂准则、刃вΡ涠狭炎荚颉等效应变断裂准则和第一主应力断裂准则进行对比,结果表明各公式对于预测裂纹初始力断裂准则给出了断裂临界值故可用于判断断裂位置。由于第一主应力断裂准则是以延性材料为基础而得出的断裂准则,可用于预测延性材料在应力三轴空间中微裂纹的形成及断裂,而椭球面断裂准则是根据三向等拉伸应力状态下高强钢屈服和宏观脆断的重合关键词:广义屈服模型;椭球面断裂准则;结构钢;缺口板:开孔板;刻痕杆;应力状态;应力三维度硕宦畚
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作者签名:参,‘:音矿作者签名荔、核隆日期:纠≥年钿妒日导师签名:王乃谀兰州理工大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书⒉槐C苴日期:加加年∥月日期:弘/易年∥月发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特鞺:以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉皏”/.
第滦髀课题背景力学发展史上,有不少试验表吲引,静水应力对许多材料的屈服极限和塑性性能有明显钢结构是世界高层建筑中较早采用的一种结构类型,也是今后最有发展前景的结构震的变形能力【。随着国民经济的快速发展,钢结构也越来越广泛的应用于建筑工程和然而,在年的美国北岭地震件承载能力和使用寿命,为此,美日两国成立了专门的研究机构,且提出了一些工程上可以应用的方法纾涸诮诘悴课患右敢愿谋湔庖磺虻挠αΨ植嫉。但这些方法是灾难性的,传统的强度计算解决不了金属宏观脆断这一类特殊问题。虽然人们运用现众所周知,结构几何突变处因板件约束导致应力集中和三向拉应力状态,引发钢材脆断。损伤力学研究表明蚶αψ刺现兀植挠子诖喽希耆庖迳类型之一。钢结构与其他材料的结构体系相比具有很多优点。例如:钢材材质均匀,抗压、抗拉和抗剪强度均较高,并且具有良好的延性,能减弱地震反应,具有抵抗强烈地桥梁工程。可以预见,建筑钢结构将迎来一个快速发展高峰。甑娜毡沮嫔竦卣校褐臃⑸舜罅康拇嘈云苹担庖⒘巳嗣嵌越构钢断裂的新认识。目前,断裂已成为许多行业最为苦恼的问题之一,它直接关系到构均治标不治本,并没