高强度钢材Q460C低温力学性能试验

目的研究建筑结构用高强度钢材低温下脆性断裂的力学性能特征.方法利用实验室的CSS-2220电子万能试验机和高低温环境保温箱全套低温设备对14 mm厚的高强度钢材Q460C进行了低温下垂直轧制平面的拉伸试验研究.结果温度的降低使得钢材的抗拉强度、屈服强度以及屈强比均升高,断后伸长率与断面收缩率均减小;扫描电镜分析表明,-40℃下的试件断口呈现出从韧性向脆性断裂过渡的微观形貌,-60℃下的断口则表现出显著的脆性断裂特征.结论低温使得Q460C钢材的塑性和韧性变差;温度≤-40℃时,Q460C钢材倾向于脆性破坏,应加强低温防脆断措施.

Q460C高强钢材对接焊缝的低温力学性能试验

对我国目前研制的Q460C建筑高强钢材的焊接钢板进行低温拉伸试验,得到屈服强度fy、抗拉强度fu、断面收缩率ψ、断后伸长率δ、屈强比等力学性能随温度的变化规律,同时计算了Q460C焊接接头的温度敏感系数,并对断口进行了扫描电镜分析。研究结果表明:随温度下降,其抗拉强度和屈服强度均有所提高,但ψ和δ都有不同程度下降,并与其母材进行比较分析,表现出其力学性能低于母材,表明Q460C焊接钢材有较大的低温冷脆倾向;得到预测其低温下屈服强度、抗拉强度和屈强比的公式;在低温地区中使用高强结构钢材Q460C时要考虑低温冷脆。

Q460C高强钢材断裂韧性的弹塑性有限元分析

应用ANSYS软件对Q460C高强钢材标准三点弯试样断裂韧性进行弹塑性数值模拟,验证高强钢材常温下的裂纹敏感性。采用实体单元SOLID95计算刀口张开位移、三向应力分布以及裂纹尖端张开位移CTOD值,表明沿试样厚度方向,CTOD值变化较小,靠近裂纹尖端呈三向拉应力状态,偏离尖端一定距离呈复杂的应力状态,且复杂应力较大限制了裂纹尖端的塑性发展;不考虑低温影响因素时,缺陷对Q460C钢材的影响较大,当裂纹塑性发展后,Q460C钢材表现为较大的缺陷敏感性。