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钢结构塑性设计与钢材的应变硬化性能

工业建筑 2003年第1期33卷 60-62页

作者：梁远森徐建设王步李峰同济大学建筑工程系上海200092 中国通信建设第四工程局郑州450052

从钢结构塑性设计基本原理入手 ,分析了塑性设计中引入材料理想弹塑性假定的实质。以此为基础 ,首先从理论上解释了没有应变硬化性能的材料不能用于结构塑性设计的原因 ,然后又用试验数据说明了应变硬化性能过弱的材料也不能用于塑性设计。

关键词：钢结构塑性设计极限分析应变硬化性能

应变硬化水泥基复合材料配合比设计及性能优化

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应变硬化水泥基复合材料配合比设计及性能优化

作者：姚丽萍湖北工业大学

学位级别：硕士

水泥基复合材料是最重要的建筑材料之一,具有强度高、成本低等突出优势,但其应用于基础设施建设时抗拉强度低、抗变形能力弱、脆性大的缺点也十分突出。因此,如何提高水泥基复合材料的延性,提高其抗变形能力,增强其安全性能和耐久性能,... 详细信息

水泥基复合材料是最重要的建筑材料之一,具有强度高、成本低等突出优势,但其应用于基础设施建设时抗拉强度低、抗变形能力弱、脆性大的缺点也十分突出。因此,如何提高水泥基复合材料的延性,提高其抗变形能力,增强其安全性能和耐久性能,始终是本技术领域关注的难点与热点问题。根据微观力学、断裂力学和统计学基本原理设计的应变硬化水泥基复合材料(SHCC)在拉伸和剪切荷载下呈现很高的延性,最大拉伸应变达到3%。SHCC在国外也得到了广泛的应用如美国、日本和欧洲等,显示出广泛的应用前景。而SHCC采用的普通细骨料级配单一,配制的SHCC性能不稳定,以及进口PVA纤维成本过高,限制了SHCC在我国的推广应用。论文针对以上问题研究了SHCC基体中细骨料的用量与级配对基体工作性能的影响规律,探讨了细骨料级配与用量对SHCC应变硬化性能的影响规律;提出了基于细骨料级配与用量的SHCC配合比设计方法,比较了不同PVA纤维对SHCC不同龄期力学性能的影响,得到以下结论:(1)随着细石英粉掺量(0%-40%)的增加,SHCC基体扩展度依次降低,综合考虑基体的流动性与粘聚性,细石英粉最佳掺量为10%;随着粗石英粉掺量(0%-27%)的增加,SHCC基体扩展度依次降低,综合考虑基体的流动性与粘聚性,粗石英粉最佳掺量为9%;(2)随着细骨料用量(砂胶比)的增加,基体最佳工作性能条件下水胶比依次增加,砂胶比用量由0.36增加至0.84时,最佳用水量由0.32增加至0.41。SHCC拉伸应变随着砂胶比的增加而先增加后降低,当砂胶比为0.60时,SHCC拉伸应变达到最大值。SHCC最优配合比为:水泥:粉煤灰:细骨料:水:减水剂:PVA纤维=1:2:0.6:0.355:0.0036:2vol%。(3)随着养护龄期由7d增加至90d,三种PVA纤维制备的SHCC应变硬化性能先增加后降低,56d和90d龄期应变硬化性能下降幅度较大,且K-SHCC的应变硬化性能优于CW-SHCC和WW-SHCC的应变硬化性能。(4)随着甲基硅油掺量的增加(0-4%),SHCC极限拉伸应变提高,开裂裂缝条数增加,残余裂缝宽度降低,SHCC应变硬化现象变得显著;而极限拉伸应力降低,抗折强度与抗压强度降低,SHCC力学性能降低;SHCC基体抗折与抗压强度降低而断裂韧性提高,同时纤维的分散系数增加;甲基硅油的加入,提高了SHCC基体的韧性与纤维的分散均匀性,改善了纤维/基体界面性能,提高了SHCC延性,但同时也减低了SHCC的强度。当综合考虑延性与强度时,甲基硅油最佳掺量为2%。

关键词： SHCC 颗粒级配配合比设计应变硬化性能性能优化

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均匀塑性变形X80管线钢的时效和退火工艺

金属热处理 2021年第8期46卷 170-174页

作者：许彦刘迎来李亮聂向晖丰振军郭雷刘志鹏中国石油集团石油管工程技术研究院陕西西安710077 北京隆盛泰科石油管科技有限公司北京100101

从应变时效和退火处理入手,通过设置不同预应变量模拟管材出现均匀塑性变形而未发生颈缩,研究不同热处理方式对预应变X80管线钢性能的影响。研究发现未处理的X80管线钢的拉伸曲线具有连续屈服特征,没有明显的屈服平台,在均匀塑性变形阶... 详细信息

从应变时效和退火处理入手,通过设置不同预应变量模拟管材出现均匀塑性变形而未发生颈缩,研究不同热处理方式对预应变X80管线钢性能的影响。研究发现未处理的X80管线钢的拉伸曲线具有连续屈服特征,没有明显的屈服平台,在均匀塑性变形阶段进行预拉伸后管材发生明显加工硬化,屈服强度最大增加值为148 MPa,管材的断后伸长率和形变硬化指数随着预应变量增大出现降低的现象;预应变管材经260℃时效处理后其拉伸曲线出现屈服平台,屈服强度继续升高,断后伸长率则持续降低,应变硬化性能未见明显变化;而预应变管材经660℃退火处理后其拉伸曲线出现明显屈服平台,屈服强度小于原始管材强度,屈强比、断后伸长率和形变硬化指数等性能参数得到明显改善。

关键词：管线钢均匀塑性变形时效退火应变硬化性能

超高延性磷酸镁水泥基复合材料优化设计及其复合界面粘结性能试验研究

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超高延性磷酸镁水泥基复合材料优化设计及其复合界面粘结性能试验...

作者：聂爽郑州大学

学位级别：硕士

磷酸镁水泥(Magnesium Phosphate Cement,以下简称MPC)是一种无机胶凝材料,与传统水泥相比,有许多独特优点:①严寒环境下具有凝固和硬化能力;②超早强;③黏结性能突出;④体积稳定性好,在建筑结构快速修复领域有很好的的应用,也适用于严... 详细信息

磷酸镁水泥(Magnesium Phosphate Cement,以下简称MPC)是一种无机胶凝材料,与传统水泥相比,有许多独特优点:①严寒环境下具有凝固和硬化能力;②超早强;③黏结性能突出;④体积稳定性好,在建筑结构快速修复领域有很好的的应用,也适用于严寒环境下快速施工、应急抢修加固。因此,为扩展工程水泥基复合材料(ECC)在快速修复领域及低温环境中更广泛的应用。本试验利用磷酸镁水泥研发同时具备MPC优点与工程水泥基复合材料的应变硬化特性优势的超高延性磷酸镁水泥基复合材料(MPCECC),并探究其与具有轻质、高强,耐腐蚀等优点的CFRP联合加固混凝土复合界面的粘结性能。主要结论如下:(1)本试验研发出具有显著应变硬化性能的MPCECC,具体配比为:镁磷质量比1.4,石英砂粒径为150-180目,水固比为0.14,砂胶比为0.2,粉煤灰掺量为40%,纤维体积掺量为2.0%。其在标准养护条件下七天龄期的极限拉应变为7.1%,极限拉应力为4.73MPa,抗压强度为39.91MPa。SEM测试结果表明该配比下的MPCECC基体微观形貌十分致密,狗骨拉伸试件破坏形式为纤维拔出破坏。此外,在低温养护下,MPCECC的极限拉应力和抗压强度降低,而应变硬化性能无明显降低。对养护龄期而言,在七天内龄期的MPCECC展现出显著的应变硬化性能,当龄期达到28天时,应变硬化性能略有降低。(2)试验结果表明复合材料应变硬化指标(强度指标PSHσ和能量指标PSHJ)与极限拉应变有极大的相关性。集中本试验相关数据以及本课题组利用PVA纤维开发MPCECC相关数据,拟合出应变硬化指标与极限拉应变的关系,并以此建立磷酸镁水泥基复合材料设计与评估标准。(3)混凝土基体强度(C30、C40、C50)和MPCECC厚度对复合界面承载力无显著影响。而混凝土基体表面采用高压水枪处理和高压水枪处理后涂环氧胶组别的界面承载力高于凿毛组别。此外,MPCECC作为粘结剂覆盖CFRP的粘结方式的复合界面也拥有较高界面承载力。(4)引入MPCECC层的复合界面受载时CFRP滑移大于无MPCECC层试件,并且随MPCECC厚度的增大,滑移值也增大。此外,MPCECC的引入使得CFRP有效粘结长度显著增大,并且随着MPCECC厚度增大有效粘结长度也增大。高压水枪处理混凝土界面的基准组有较高的剪应力水平,并且随着MPCECC厚度的增大,最大剪应力有所增大。(5)MPCECC的引入使得复合界面的断裂能明显增大,随着MPCECC层厚度增大,复合界面断裂能也是逐渐增大的。CFRP表面用砂纸打磨也有利于复合界面断裂能提高。此外,随龄期由14天增加到28天,复合界面断裂能增大。

关键词：磷酸镁水泥 PE纤维应变硬化性能 CFRP板界面粘结性能

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钢框架结构塑性分析法的模型实验研究

山西交通科技 2017年第6期 54-57,82页

作者：闫海波山西省交通科学研究院山西太原030006

基于塑性分析法的特点和钢框架结构的性能,通过英国通用的比尺模型试验TQ试验,模拟了钢框架结构在荷载作用下被破坏的全过程,验证了钢框架结构遭破坏过程中的荷载-变形关系,并找出在不同荷载作用下,钢框架破坏时塑性铰的位置,以及破坏... 详细信息

基于塑性分析法的特点和钢框架结构的性能,通过英国通用的比尺模型试验TQ试验,模拟了钢框架结构在荷载作用下被破坏的全过程,验证了钢框架结构遭破坏过程中的荷载-变形关系,并找出在不同荷载作用下,钢框架破坏时塑性铰的位置,以及破坏的形式特点。将试验结果与塑性分析法得出的塑性弯矩进行对比,以此来验证塑性分析法设计钢框架结构的精确度与可靠度。结果表明:对于较好的应变硬化性能的钢材可以很好地利用其塑性,在进行钢框架结构设计时采用塑性分析法比弹性分析法更能省时省材,并且塑性法的精确度也较高。

关键词：钢框架结构弹性分析法塑性分析法应变硬化性能 TQ模型试验