高应力三轴度下Q355钢火灾全过程断裂性能试验研究

作     者：张其杰 姜健 蔡文玉 杨卫明 陈伟 叶继红 ZHANG Qi-jie;JIANG Jian;CAI Wen-yu;YANG Wei-ming;CHEN Wei;YE Ji-hong

作者机构：中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 海南大学土木建筑工程学院海南海口570228 

出 版 物：《工程力学》 (Engineering Mechanics)

年 卷 期：2023年第40卷第12期

页      面：133-147页

核心收录：

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52078478) 

主　　题：Q355钢 复杂应力 火灾全过程 断裂性能 微观断裂机理 断裂模型 

摘      要：火灾下钢构件断裂破坏是导致整体结构连续性倒塌的主要原因之一,掌握钢材高温断裂性能是研究钢结构抗火承载性能和评估高温后结构安全性的基础。以Q355钢为研究对象,设计光滑圆棒和缺口圆棒试件,进行火灾全过程(升温段、降温段、高温后)拉伸断裂试验,研究复杂应力状态(应力三轴度)和温升历程(峰值温度和拉伸温度)对钢材工程和真实应力-应变曲线、断裂应变的影响,并通过电镜扫描研究其微观断裂机理,结合数值模拟对高温断裂模型进行参数标定。研究表明:火灾全过程下Q355钢材呈现韧性断裂特征,拉伸温度和应力三轴度对其断裂性能影响较大;拉伸温度和峰值温度越高,断裂应变越大,延性越好,高温后断裂性能与常温相似;应力三轴度影响材料断裂性能对温度的敏感性,温升历程影响真实应力-应变曲线塑性段斜率;SMCS断裂模型适用于预测Q355钢材火灾全过程断裂行为,需采用不同参数表征钢材升温段和降温段断裂性能。