建筑结构钢材及其焊缝循环本构模型的实验研究

为研究钢结构的超低周疲劳断裂问题,探究钢材的循环本构关系,使用普通钢Q235B和Q345B共18个标准圆棒试件,采用等幅循环加载,研究试件滞回性能、破坏形态和损伤退化特性,在Chaboche本构模型的基础上,利用实验滞回曲线,标定了Q235B和Q345B钢材本构模型的参数,并利用ABAQUS对实验结果进行有限元模拟.通过混合强化材料实验研究表明,Q345B钢材及其焊缝在低周往复加载时的耗能能力要高于Q235B钢材及其焊缝,采用Chaboche本构模型可以准确地模拟钢材的循环滞回特性,有限元与实验结果比对较吻合,为预测钢材循环往复韧性断裂提供了可行办法.

复杂循环路径下钢材弹塑性屈曲行为研究

复杂强震荷载作用下钢管混凝土柱中的钢管受压屈服后易发生局部屈曲,在杆系有限元模型中采用不考虑屈曲影响的钢材本构模型无法准确模拟钢结构构件的地震响应。为研究复杂循环荷载作用下钢材的屈曲行为,该文设计了强度等级分别为Q235和LYP160的30个钢材试件,并设计了多种复杂循环加载路径进行加载,获得了不同复杂循环荷载作用下钢材的弹塑性屈曲行为和应力-应变滞回关系。基于已有文献中的3种钢材循环本构模型:Légeron模型、GA模型和DM模型对试验结果进行对比分析和评价,结果表明:Légeron模型无法模拟钢材受压区服后的屈曲效应,GA模型中受压屈曲时的应力-应变规律与试验结果较为吻合,DM模型中受拉和受压卸载刚度与试验结果较为吻合。

粗晶LY-12合金准超塑性单轴拉伸模拟

在试验的基础上 ,利用Chaboche本构模型对LY 1 2准超塑性单轴拉伸变形进行数值模拟 ,对其能够实现大延伸率的力学现象进行分析 .由于材料具有高应变速率敏感指数 ,颈缩不发生在标距中间 ,而是有多处出现颈缩 .不同颈缩相互的松弛作用对变形起重要作用 .模拟和试验都表明 ,温度一定 ,不同应变速率下 ,颈缩发生的位置和颈缩程度不同 ,从而最大破坏延伸率也不同 .利用该模型可以预测粗晶LY 1

多轴循环塑性双界面本构模型研究

地震作用具有很大的随机性和不确定性,为准确描述结构在强震作用下的弹塑性反应,基于循环塑性理论框架,提出了改进的双界面本构模型,对屈服面及边界面的平移运动和变形演化方程进行改进,并通过在塑性应变空间中引入一个记忆面来考虑材料对应变加载历史的硬化记忆效应。模型参数均可通过单轴拉伸及单轴滞回试验曲线标定。研究结果表明:该模型能准确地预测多轴任意路径加载下多晶体金属材料的屈服平台段、Bauschinger效应、循环硬化、棘轮效应、记忆效应等行为;将预测结果与各类金属及合金材料的试验结果进行对比,二者的最大正应力、剪应力的预测误差分别在2%、4%以内,验证了模型的适用性,其可为精细化弹塑性分析提供理论依据。

低屈服点钢材与Q345B和Q460D钢材本构关系对比研究

为进一步探讨材料本构行为对构件及结构受力性能的影响,首先,进行了LYP100低屈服点钢材的本构关系试验研究,分析此材料的单调性能、滞回性能、耗能能力及循环本构模型等。在此基础上,全面对比LYP100和LYP160低屈服点钢材、普通钢材(Q345B)及高强度钢材(Q460D)的本构关系。最后,通过对比不同钢材的循环本构模型以及理想弹塑性模型对结构构件滞回行为的预测结果,深入研究材料本构关系对构件及结构的重要影响。结果表明:低屈服点钢材单调以及循环强屈比均在2.0~3.0以上,是普通钢材以及高强度钢材的2.0倍~3.0倍。同时,低屈服点钢材具有更好的延性和耗能能力。由于低屈服点钢材具有显著的各向同性强化行为,其采用循环本构模型和理想弹塑性模型的计算结果差异更大。因此,在结构计算分析中,需要根据所采用的钢材选取适当的本构关系模型。