HRB500级高强钢筋高温后的力学性能试验

对HRB500高强钢筋在高温后的力学性能进行试验,研究不同受火温度对其力学性能的影响,以及高温后的应力-应变关系曲线图的变化规律,并提出相应的力学模型.结果表明,经历高温作用并冷却后,高强钢筋的屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和截面收缩率等力学性能随所经历的温度的不同而变化,变化规律也不相同. 钢筋的应力-应变关系发生一定的变化,但是一般仍然出现明显的屈服阶段和强化阶段,屈服台阶的高度随着温度的升高而降低;高强钢筋的弹性模量的变化很小.     

高温后600MPa级高强钢筋力学性能试验

为了得到不同加热温度和冷却方式对600 MPa级高强钢筋力学性能的影响规律,首先进行27组600MPa级高强钢筋高温加热,并采用不同冷却方式进行降温处理,然后进行静力拉伸试验,对断口纵向组织进行了观察,分析不同加热温度和冷却方式对钢筋力学性能参数的影响规律,并与其他等级强度的钢筋进行了比较,最后根据试验数据拟合得到600MPa级高强钢筋经不同冷却方式后各力学性能参数随加热温度变化的表达公式。研究结果表明:当温度较低时冷却方式对钢筋组织基本没有影响,而加热温度较高时,不同冷却方式对其组织影响较大;当加热温度低于550℃时,钢筋力学性能基本没有变化,当加热温度为625℃时,屈服强度、极限强度和弹性模量参数有下降的趋势,而断后伸长率基本不变;当加热温度大于775℃时,不同冷却方式对其力学性能影响差别较大,特别是采用浸水冷却方式的试件,试件断口无颈缩现象,断面较整齐,应力-应变曲线无屈服台阶,屈服强度和极限强度增加较大,断后伸长率急速降低;在925℃时,断后伸长率只有1.7%,具有明显的脆性破坏特征,而采用另外2种冷却方式的试件断后伸长率约为30%,差别较大。     

高温下与高温后Q550D高强钢材料力学性能试验

高强钢具有强度高、韧性好、可焊性优良等优点,其在土木工程中的应用越来越广泛.高强钢在火灾下的力学性能是钢结构抗火设计的重要影响因素.为获取高温下与高温后Q550D高强钢材料的力学性能,基于稳态试验方法,对Q550D高强钢开展了拉伸试验,考察了不同冷却方式(自然冷却与浸水冷却)与过火温度对Q550D高强钢力学性能的影响,获取了不同温度工况下Q550D高强钢的应力-应变曲线和高温下与高温后各项力学性能参数指标(弹性模量、屈服强度、抗拉强度和极限伸长率)的折减系数,并将试验结果与已有规范和文献结果进行了对比分析.结果表明:高温下Q550D高强钢的弹性模量、屈服强度、抗拉强度随着试验温度的升高而逐渐下降,其折减系数均低于各国规范的取值;当温度超过400℃时,高温下Q550D高强钢的弹性模量、屈服强度和抗拉强度下降明显,当温度超过700℃时,3个力学性能指标均接近于零;不同冷却方式与过火温度对Q550D高强钢的弹性模量影响不大;当温度低于600℃时,高温冷却后Q550D高强钢的屈服强度和抗拉强度的折减并不明显,当温度超过600℃时,屈服强度和抗拉强度显著下降,且自然冷却方式下的下降程度更大;高强钢与普通钢高温冷却后的屈服强度与抗拉强度存在较大差别.     

600MPa级新型抗震钢筋受力特性与本构模型研究

研究600MPa级新型抗震钢筋受力特性与本构模型.通过试验测试得到不同直径的600MPa级新型抗震钢筋的应力-应变全曲线.确定600MPa级新型抗震钢筋的屈服强度、抗拉极限强度、强屈比等强度指标;研究其弹性模量、断后伸长率、最大力总伸长率等变形指标.结果表明:600MPa级新型抗震钢筋具有良好的受力性能,其强度与变形指标均符合中国、美国、欧洲等国内外规范对抗震钢筋的要求.基于试验结果,给出600MPa级新型抗震钢筋拉伸本构关系的数学表达式和特征值.研究成果可为配置600MPa级新型抗震钢筋建筑结构中的设计、理论分析及受力钢筋数值模型的合理建立等提供试验依据.     

超低温下钢筋单轴受拉时的应力-应变关系

按照《金属材料低温拉伸试验方法》(GB/T13239—2006)的要求制作拉伸试件,对3种钢筋(热轧带肋钢筋HRB335、HRB400和热轧细晶粒钢筋HRBF400)共84根试件在-180℃~-80℃温度下的力学性能进行单轴受拉试验,研究低温下钢筋力学性能的变化规律.结果表明,随着温度的降低,钢筋的应力-应变曲线形状及极限应变基本不改变,但屈服平台长度、屈服强度、极限强度、强化应变增加.根据试验结果,给出了低温下钢筋屈服强度、极限强度、强化应变等力学特征值随温度的变化规律,进而可建立超低温下钢筋的应力-应变关系.     

HTRB700钢筋材料性能试验

研究表明,提高钢筋的强度将有效提高构件承载力、降低钢筋用量、减小施工难度.目前国外研制并应用于实际工程的高性能钢筋的屈服强度为400–900 MPa.我国研制的高强钢筋的屈服强度已达700 MPa.钢筋是应变率敏感材料,抗震结构以及抗爆结构在设计时均需考虑钢筋的应变率效应.为研究HTRB700钢筋的应变率效应,本文对HRB400和HTRB700钢筋材料的性能进行了试验测试,分别研究了其性能机理和应变率效应.其中,应变率效应试验的应变率范围为2.5×10^-4–100 s^-1.对应变率效应试验结果进行了拟合分析,给出了计算公式,为推广HTRB700新型高强度高塑性钢筋在抗震和抗爆结构中的应用提供参考.     

高温状态下石灰岩力学性能实验研究

为了研究高温状态下石灰岩力学性能,采用液压伺服刚性岩石力学实验系统对常温～800℃高温作用下石灰岩的力学性能进行了实验研究,分析了石灰岩应力应变曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等的变化情况。研究结果表明:在600℃以内的高温下,温度对石灰岩的力学特性的影响不明显。但在600℃以后,随受热温度升高石灰岩力学性能迅速劣化,峰值应力和弹性模量急剧降低,而峰值应变迅速增长。800℃时已形成缓和的应力-应变全过程曲线,表现出软化现象。     

HRB 500级钢筋高温后的红外热像试验

采用红外热像技术,给出高温后HRB 500级钢筋红外热像平均温升随时间的变化曲线,建立钢筋红外热像平均温升与钢筋过火温度及强度损失的回归方程.结果表明,HRB 500钢筋的屈服强度、抗拉强度随着受火温度的升高而下降,在400℃以下,其变化不大,在800℃时达到最小值,但900℃时有所回升;钢筋的热像平均温升随着受火温度的升高而升高,500℃以下持续上升,600℃时突然下降,之后又持续上升.     

重复荷载下600 MPa级钢筋混凝土轴压柱受力性能研究

为研究高强钢筋混凝土柱受压性能,对8根配置600 MPa级钢筋、1根配置HRB400钢筋和1根配置HRB500钢筋的混凝土轴心受压构件进行重复荷载下受力性能的试验,分析混凝土强度、纵筋配筋率和配箍率对600 MPa级钢筋混凝土构件的破坏形态、名义应力—应变曲线和峰值应变的影响。研究结果表明,轴压试件的峰值应力会随着混凝土强度的提高而增大,但峰值应变却略有减小;轴压构件的峰值应变会随纵筋配筋率的增大而增大,但当配筋率较大时,则影响不大;轴压构件的峰值应力和峰值应变随体积配箍率的提高而增大。配置600 MPa级钢筋轴心受压构件的受压承载力可按现行规范规定的公式计算,建议600 MPa级钢筋的抗压强度设计值取400 N/mm~2。     

国产Q550高强钢高温力学性能试验研究

通过稳态拉伸法对国产Q550高强钢高温力学性能进行试验研究,得到20~800℃下钢材的试验现象、力学性能参数、应力-应变关系曲线,并将所得试验结果与国内外相关规范和研究成果对比.试验表明:不同温度下试件破坏时表面及断口形貌区别明显;300℃后随着温度升高,弹性模量、屈服强度、极限强度下降,应力-应变关系曲线的弹性段和强化段缩短,下降段趋于平缓.450℃内高温对断后伸长率影响不大,此后随温度升高断后伸长率急剧增大.现有钢材高温力学性能参数模型对国产Q550高强钢并不适用.因此,分别采用多项式模型和美国国家标准与技术研究院的钢材高温通用材料模型进行拟合,得到高温下Q550高强钢力学性能参数的数学模型.     

高温后高性能混凝土和细晶粒钢筋间粘结性能

配制了C100高性能混凝土,制作了标准立方体试块,并选用500 MPa级细晶粒钢筋制作了中心拔出粘结试件.分别对立方体试块和拔出试件进行了200,400,600,800 ℃的高温试验,完成了高温后的抗压强度试验和拔出粘结试验.基于试验结果,分析了高温作用对高性能混凝土抗压强度和粘结强度的影响,研究了高温后高性能混凝土抗压强度和粘结强度的关系,并通过与普通混凝土高温后粘结性能的对比,分析了高温后高性能混凝土和细晶粒钢筋间粘结性能的特点.     

约束条件下CFRP筋单轴抗压性能试验

对约束条件下3种直径的碳纤维增强复合材料(CFRP)筋进行单轴抗压性能试验,分析筋材长细比、直径对抗压强度、极限应变及抗压弹性模量的影响.结果表明:CFRP筋为典型的脆性材料,其破坏形态主要有剪切破坏、劈裂破坏、压碎破坏、屈曲破坏;直径相同的CFRP筋的抗压强度、极限应变及抗压弹性模量均随长细比的增大而降低;当长细比一定时,CFRP筋的极限应变随直径的增大而降低,但直径的变化对抗压强度和抗压弹性模量的影响甚微.     

时效温度对890MPa级含铜钢组织与性能的影响

根据纳米析出强化机制,设计了一种屈服强度为890MPa的超高强海洋工程用钢——NEU890钢.在相同固溶条件下,研究了时效温度对NEU890钢显微组织、室温拉伸性能、-40℃ Charpy冲击功的影响.用透射电子显微镜分析纳米级析出相分布,并计算出其强度贡献值.结果表明,固溶态试样屈服强度为852MPa,500℃时效屈服强度达到峰值1026MPa,呈现典型时效析出强化特征.NEU890钢的脆性时效温度区间为300~500℃.当时效温度为550~600℃时,NEU890钢的屈服强度为994~910MPa,-40℃冲击功为108~166J,可满足EQ91钢拉伸和冲击性能指标要求.     

W1型弹条扣压力与疲劳性能的试验研究

W1型扣件弹条是高速铁路无砟轨道常用的弹条之一,高速铁路弹条在实际工作时受到反复多变的荷载作用,其强度会逐渐变化并发生疲劳破坏.以W1型弹条为列,首先,将W1型弹条的原材料60Si2 MnA弹簧钢加工成试验所需试件进行静力拉伸试验;其次,对W1型弹条进行应变电测试验测出弹条各部位的应力变化;最后,通过MTS810伺服液压试验机对W1型弹条施加三种不同的循环荷载工况,研究弹条在循环荷载作用下其扣压力和中端圆弧位移的变化规律.通过试验数据拟合出弹条中端圆弧位移和扣压力的函数方程式.结果 表明:弹簧钢的屈服强度为1600 MPa,抗拉强度为1900 MPa.弹条内侧圆弧应力值最大也是最易断裂的位置和25 kN是弹条的最佳安装预压力,随着疲劳荷载的循环次数增加,弹条扣压力与中端圆弧位移呈反相关系,弹条在5、7.5、10 kN循环荷载作用下的疲劳寿命分别为82万、19万、7万次.     

恒温下结构钢的应力-应变关系

为确定合理的高温中钢材应力-应变关系模型,在已有恒温加载试验研究的基础上,通过对高温中弹性模量、屈服强度、极限强度、硬化应变和极限应变等实测数据的拟合分析,提出高温中钢材的应力-应变关系模型.与ASCE和EC3中钢材的应力-应变关系模型相比,该模型的计算曲线与实测曲线吻合度更好.     

锈蚀钢筋应力-应变关系研究

从三种途径获取共267根锈蚀钢筋试件，其中，156根试验室外加电流锈蚀钢筋试件，35根大气环境自然裸露锈蚀钢筋试件，76根实际工程老构件中锈蚀钢筋试件．通过拉伸试验，研究了锈蚀钢筋力学性能变化规律，指出随着锈蚀的发展，钢筋屈服强度、极限强度、极限应变均发生退化，屈服平台缩短直至消失．同时，收集国内外已有锈蚀钢筋力学性能试验数据，建立了相应的数据库，经过统计、分析、比较后，得出了锈蚀钢筋弹性模量、屈服强度、极限强度、极限应变等力学性能特征值的回归公式和屈服平台消失时的临界截面锈蚀率．最后建立了不同环境条件下锈蚀钢筋的应力-应变关系数学模型．     

大变形轧制超细晶TWIP钢的组织及性能研究

通过大变形异步-同步轧制及随后600 ℃和700 ℃退火处理,成功制备了超细晶高锰TWIP钢,并研究了退火处理对大变形TWIP钢的组织和性能的影响.研究结果表明:经96%异步-同步大变形轧制后,材料组织显著细化,抗拉强度从621 MPa大幅提升至2 050 MPa; 经过600 ℃退火后,大变形轧制TWIP钢的组织基本完成了再结晶,材料的平均晶粒尺寸约为500 nm,抗拉强度1 079 MPa,延伸率达到了29%; 而经过700 ℃退火后,大变形TWIP钢的组织发生了完全再结晶,平均晶粒尺寸约为600 nm,抗拉强度达到了1 101 MPa,延伸率达到了54%.退火后的组织中存在大量的层错、位错胞等亚结构.相对于大变形轧制态和600 ℃退火态,700 ℃退火态的超细晶TWIP钢的优异的综合力学性能,主要源于孪晶诱发塑性变形机制及合金较低的层错能.     

温度和应变速率对316LN钢高温性能的影响

在Gleeble-1 500D热模拟机上进行了光滑圆棒的拉伸试验,温度区间：900℃～1 250℃,间隔50℃,应变速率分别为：1 s-1,0.5 s-1,0.05 s-1,0.005 s-1,得到了不同温度和应变速率下316LN钢的真应力-应变曲线和断面收缩率,通过对实验数据分析及对断口金相观察,得到了温度和应变速率对316LN钢高温性能的影响规律：在给定的范围内,随着温度的升高,316LN钢的抗拉强度越来越小,而随着应变速率的增大,316LN钢抗拉强度越来越大;随着温度和应变速率的增加,316LN钢的塑性越来越好。