Q235B鋼基于細微觀斷裂模型的參數(shù)校定與節(jié)點應用.pdf

1、基于微觀斷裂模型預測鋼結構的延性斷裂更具有現(xiàn)實意義。細觀損傷力學模型（GTN）參數(shù)的個數(shù)較多。應力修正臨界應變模型（SMCS）和孔隙增長模型（VGM）中分別有材料韌性參數(shù)α和η,均適用于單調荷載作用下的斷裂預測。與SMCS和VGM模型相對應的退化有效塑性應變模型（DSPS）和循環(huán)孔隙增長模型（CVGM）中除了分別帶有α和η參數(shù)外，還有反映結構在反復荷載作用下的損傷參數(shù)λDSPS和λCVGM，兩者適用于極低周循環(huán)荷載工況。此外，所有的模型

2、中都含有特征長度這一參數(shù)。本文采用張沛的單軸拉伸和循環(huán)往復加載試驗結果以及斷口的掃描電鏡試驗結果，再結合 ABAQUS軟件對相應試件進行有限元模擬，校定了Q235B鋼的上述5種細微觀斷裂模型的參數(shù)。試件取材于4種材料：Q235B熱軋無縫管母材以及冷彎鋼管（母材、焊縫、熱影響區(qū)）。最后，基于GTN、VGM和 SMCS這3種斷裂模型對缺口試件分別進行有限元分析，并與試驗結果對比，發(fā)現(xiàn) VGM模型對斷裂位移和斷裂荷載的預測更為精確，但從預測斷

3、裂后承載能力的發(fā)展過程來看，GTN模型明顯優(yōu)于 SMCS、VGM模型，本文參數(shù)校定的結果都可以應用于材料斷裂破壞的預測。
　　本文基于細觀損傷力學模型 GTN預測了單調荷載作用下梁柱焊接節(jié)點的開裂位置以及斷裂破壞的過程，與基于孔隙增長模型(VGM)和應力修正臨界應變模型(SMCS)的有限元分析結果相比，從斷裂后的發(fā)展趨勢來看，基于GTN模型的有限元分析結果與已有的試驗結果更吻合；焊接孔的形狀對節(jié)點的斷裂破壞具有顯著影響，相比標準圓

4、型焊接孔，擴大孔型焊接孔使得節(jié)點承載能力略微降低，但卻很好地延緩了節(jié)點斷裂。本文基于 VGM模型分析了最先失效單元的應力三軸度和等效塑性應變，發(fā)現(xiàn)斷裂發(fā)生時，最先失效單元的等效塑性應變達到最大值，而應力三周度的峰值出現(xiàn)在斷裂之前。本文在TS-1節(jié)點基礎上進行了梁翼緣削弱設計，通過對比三個削弱參數(shù)對節(jié)點承載性能的影響發(fā)現(xiàn)，削弱深度 c的影響最為明顯，削弱起始距離α次之，削弱區(qū)域長度b對節(jié)點的承載性能幾乎沒有影響。通過分析沿梁長度方向的Mi