Q460高强钢材及T形对接接头力学性能研究

为明确高强钢材焊接接头的脆变程度,针对Q460高强钢材及T形对接焊接接头进行试验和数值分析研究。分别从国产Q460钢板母材、热影响区和焊缝处取材,加工19个材性试件,进行单向拉伸试验;加工5个板厚及夹角不同的单面成形全熔透对接焊接T形接头,完成单向拉伸试验;对材性及接头试验结果进行精细化数值模拟,获取Q460钢材基本材性参数、断裂参数和应力-应变关系,分析T形接头试件的破坏模式、抗拉强度及断裂延性指标。研究结果表明:Q460高强钢母材强度符合我国钢结构设计标准要求,焊缝熔敷金属和热影响区塑性变形能力较母材略差。Q460钢T形焊接接头强度符合我国钢结构设计标准要求且有一定安全储备,破坏发生在母材中部,塑性变形能力取决于母材应力状态,基于VGM微观断裂预测理论,能有效预测T形接头断裂性能。

Q460高强钢材及T形对接接头超低周疲劳特性

为明确高强钢材焊接接头的超低周疲劳特性,进行了Q460高强钢母材、焊缝、热影响区钢材及T形全熔透对接焊接接头的超低周疲劳加载试验,基于试验结果校正了Q460高强钢材的随动-等向混合强化材性参数,识别了其循环微孔扩张模型(CVGM)微观断裂预测模型参数,在ABAQUS软件中建立Q460高强钢T形焊接接头的精细化三维有限元模型,采用CVGM模型准确预测了焊接接头循环荷载下的延性断裂行为,继而变化板厚、板件夹角和板件标准段长度针对接头断裂性能进行了参数分析。结果表明,往复荷载作用下,Q460高强T形对接接头失效前内部存在两处危险地带,即钢板内逐步形成的塑性条带和热影响区,接头的断裂特性取决于这两处的缺陷和损伤累积状况。随着板厚、板件夹角和板件标准段长度的增加,对接接头的超低周疲劳寿命断裂延长,位移延性系数增大。