考虑低温冷脆钢结构构件的实用简化设计方法

在低温下,结构钢材往往在远未达到屈服应力的情况下发生脆性断裂。通过对结构钢构件裂纹尖端张开位移（CTOD）的研究,提出基于CTOD指标的低温下考虑冷脆效应的钢结构构件简化设计方法。该方法属于分级设计方法,以考虑裂纹扩展而提高部分的最大承载能力作为构件的承载力,并研究构件温度和厚度对结构钢材断裂韧性的影响,计算得到各种温度和厚度情况下的强度折减系数,最后给出利用此简化设计方法计算的设计算例。     

低温对结构钢材强度与韧性指标影响分析

温度的变化对于结构钢材的性能影响很大 ,尤其是在低温下 ,结构容易发生脆性断裂破坏。本文根据一段时期以来这一方面的研究成果 ,总结了结构钢材力学性能和常用力学指标在低温下的变化规律     

基于冲击韧性的钢结构厚板防止脆性断裂的选材方法

建筑钢结构在我国正逐步兴起,结构向高层、超高层或大跨度方向发展的同时带来了钢材的厚板化。我国存在着大范围的寒冷地区,环境低温和钢板厚度增大导致钢材的韧性变差,从而使钢结构厚板工程的应用面临着较为严峻的低温冷脆问题。而现行钢结构设计规范尚缺乏防止厚板脆性断裂的选材规定。在厚板低温冲击韧性试验结果的基础上,从低温条件、钢板厚度及韧脆转变温度三方面对选材方法进行探讨,为钢结构厚板工程的防脆断设计提供选材建议。     

结构钢材低温下主要力学性能指标的试验研究

钢材在低温条件下 ,其主要力学性能指标将随着温度而发生变化 ,系统地介绍了结构钢材主要力学性能指标随温度变化的规律 ,以及作者对常用结构钢材 (普通碳素钢、低合金钢和普通碳素钢的热调质钢 )主要力学指标的低温试验研究成果。     

Q345钢材和Ⅱ级对接焊缝动态拉伸试验研究

对两种不同厚度的Q345钢材和Ⅱ级对接焊缝连接件分别进行了落锤冲击动态拉伸试验,并与相同规格钢材试件静态拉伸试验结果进行了对比,研究了应变率对钢材和对接焊缝的破坏形态、屈服强度、极限强度及伸长率等动态拉伸力学性能指标的影响规律。试验结果表明,钢材在动态拉伸时表现出脆性断裂破坏趋势;对接焊缝连接件的破坏发生在母材区,焊缝保持完整,因此II级及以上对接焊缝试件的强度和延性可视为与母材相同。与静力拉伸试验结果相比,10mm厚钢材的伸长率稍有增大,断面收缩率变化不大;18mm厚钢材的伸长率变化不大,断面收缩率明显减小。随着应变率的增大,两种厚度钢材的屈服强度和极限强度有一定程度的提高,而伸长率和断面收缩率有降低的趋势。     

高强度钢材及其焊缝脆性断裂与疲劳性能的研究进展

简单阐述了高强度钢材的优、缺点以及在国内外建筑工程和桥梁工程中的应用情况,并分析了其实际工程中存在的若干问题。总结了国内外对高强度钢材及其焊缝的脆性断裂与疲劳破坏的相关研究,引出研究高强度建筑用结构钢材及其连接焊缝的断裂韧性和疲劳性能以及影响因素变化规律的必要性,得出了如下结论:低温、焊缝缺陷、钢材厚度的增加和高频动荷载极大降低了高强度钢材的抗脆断能力及疲劳寿命;同时高强度钢材由于特殊冶金工艺而具有的力学性能和韧性加上这些外因限制了其使用范围。     

不同冷却方式下S280GD+Z钢材高温后力学性能试验研究

为研究高温及冷却方式对不同厚度S280GD+Z钢材力学性能的影响，通过高温、冷却和拉伸试验，对经历20℃～800℃高温后1.0mm、1.5mm和2.0mm厚S280GD+Z钢材在自然冷却和浸水冷却方式下的力学性能进行了试验研究。结果表明：受火温度和冷却方式对S280GD+Z钢材表面特征和破坏模式影响较大，对其弹性模量影响较小；温度低于600℃时，受火温度和冷却方式对S280GD+Z钢材屈服强度、极限强度和伸长率影响较小；温度超过600℃后，自然冷却方式下，不同厚度S280GD+Z钢材屈服强度和极限强度均随受火温度提高而降低；浸水冷却方式下，1.5mm和2.0mm厚S280GD+Z钢材屈服强度和极限强度随受火温度的提高而增大，伸长率随受火温度的提高而降低。将不同厚度S280GD+Z钢材高温后力学性能与其他冷成型钢材比较，认为不同钢材高温后力学性能差异较大。所建立力学参数与受火温度间数学模型可为采用S280GD+Z钢材的冷弯薄壁型钢结构火灾后安全评价与加固设计提供参考。     

高温后不同冷却条件下钢材力学性能试验研究

对经200 ℃,400 ℃,600 ℃和800 ℃热处理后的Q235钢材在自然冷却和浸水冷却两种冷却条件下的力学性能展开试验研究.描述了高温后钢材的表面特征,定性地探讨了受热温度、冷却方式对高温后钢材力学性能的影响,包括屈服强度、极限强度、弹性模量、伸长率和颈缩率,最后用最小二乘法建立了不同冷却条件下高温后钢材屈服强度和极限强度与热处理温度之间的数学模型,并将试验结果和模拟结果进行了比较.试验表明,高温后,钢材在自然冷却条件下,其力学性能基本不变;而在浸水冷却条件下,其力学性能的变化与热处理温度密切相关,尤其是热处理温度达到600 ℃以后,各项力学性能变化明显.     

低温下结构钢材裂纹尖端张开位移的变化规律

裂纹尖端张开位移 (CTOD)是材料断裂分析的重要判据指标。在GB T 2 35 8- 94金属材料裂纹尖端张开位移试验方法中 ,根据加载曲线的不同形式可以获得 5种不同的特征CTOD值。随着温度的降低 ,结构钢材的韧性降低 ,试验曲线的形状变化 ,可测得的特征CTOD值也不相同。本文在三种结构钢材低温下裂纹尖端张开位移试验的基础上 ,分析了各特征CTOD值随温度降低的变化规律     

钢材在碱性条件下腐蚀性能的试验研究

在纯水、弱酸、碱性条件下,对钢材腐蚀性能进行对比试验研究.试验结果表明:在强碱条件下(pH>12),钢材基本无锈蚀现象,而在纯水和弱酸条件下钢材的锈蚀情况较为严重;随着pH值的增大及在碱性条件下存储时间的增加,钢材曝露在自然环境下所需锈蚀时间相对增加.此研究对钢材长期存储具有较好的指导作用,且较现有的一些方法经济和环保...     

基于断裂韧性的钢厚板防脆断性能研究(I)——分级评定方法

低温和厚度增大是钢材断裂韧性变差的重要因素,随着我国钢结构厚板的广泛应用和低温寒冷地区建筑业的快速发展,钢结构脆性破坏问题会越来越突出.现行规范中指导钢材选材的冲击功指标无法对断裂破坏做出准确的评定,因此引入基于断裂力学缺陷评估方法的断裂韧性指标非常必要.本文在钢结构厚板低温断裂韧性试验结果的基础上提出了一种钢结构厚板...     

Schweißen ermüdungsbeanspruchter Altstahlkonstruktionen – Untersuchungen zum Sprödbruchverhalten geschweißter Verbindungen aus Flussstahl

Welding of existing steel structures – brittle fracture behaviour of welded mild steel. Welding processes cause notch effects and residual stresses. Therefore the risk of brittle fracture grows. In comparison with modern steels, old mild steels have a lower ductility. So it is necessary to evaluate brittle fracture behaviour of mild steel after welding. This evaluation is done by means of fracture mechanics parameters. The results show that for plate thicknesses of mild steel up to 11 mm there is no risk of brittle fracture. For higher plate thicknesses a procedure to evaluate brittle fracture behaviour is described taking the actual state of stress and actual material properties into consideration.     

低温下铁路钢轨钢材CTOD和J积分的分析与讨论

青藏铁路等低温地区铁路的建设与维护,对钢轨钢材的低温冷脆性能与低温下服役的安全性研究提出了迫切的要求。本文采用三点弯曲试样,对我国铁路建设中两种常用的钢轨钢材U71Mn和U75V,在20℃、0℃、-20℃、-40℃、-60℃五个温度点下进行了断裂韧度KIC的评定试验。通过试验数据计算得到了上述两种钢轨钢材在不同温度下的CTOD与J积分值,结果表明,钢轨钢材的δC和JIC值随温度的降低而减小。并对两种钢轨钢材在低温下的断裂韧度进行了系统分析和总结,为工程设计中两种钢轨的断裂韧度取值提供了借鉴数据。     

钢结构在低温下脆性破坏研究概述

钢结构构件的脆性破坏是其极限状态中最危险的破坏形式之一,特别是在低温下(称低温冷脆现象)和承受动力荷载时。本文对国外在低温冷脆现象领域的理论和实验研究的历史、现状和发展前景,并结合我国自然气候环境、钢结构应用情况及现行钢结构设计规范,阐述了在我国从事该领域研究的必要性。     

基于断裂韧性的钢厚板防脆断性能研究(II)——选材方法

随着国内钢结构厚板的大量应用和我国大范围低温区域的建筑业快速发展,低温环境和板厚增大逐渐成为钢板脆性断裂的重要因素.现行规范中仍采用冲击韧性指标来指导选材,而基于断裂力学理论的断裂韧性指标能更准确地评定断裂破坏的发生.本文在钢结构厚板低温断裂韧性指标CTOD试验结果的基础上提出了一套定量化的钢厚板防脆断的选材方法,并从...     

低温下不锈钢焊接件的抗冲击性能

以304L和316L型奥氏体和2505型双相不锈钢焊接件为对象,采用屏蔽金属弧焊与点焊方式,进行低温示波冲击试验研究,温度范围从室温至-196℃。结果表明,随试验温度的降低,304L与316L型奥氏体不锈钢焊件的冲击能量略有减小,而其相应焊条的冲击能量有很大减小。随着双相不锈钢焊件与焊条从韧性向脆性的转变,其冲击能量减小了至少5%。从试件的断裂面可看出,奥氏体不锈钢焊件与焊条呈现韧性断裂形态,出现宽深式、窄深式、浅式凹陷;而双相不锈钢焊件与焊条呈现脆性断裂形态,出现大、小延展层断面。依据荷载-时间曲线,说明奥氏体与双相不锈钢的韧性与脆性断裂性能。从控制不锈钢低温下变形机理的主要参数:堆垛层错能,应变诱发马氏体相变及铁素体相变这些方面,探讨两种不锈钢性能的差异。