基于复杂应力状态的火灾后高强钢本构模型研究

Abstract

火灾是严重威胁高强钢结构安全的灾害。高强钢过火后，其力学性能发生显著劣化，在外部载荷产生的复杂应力状态下，可发生断裂破坏，从而导致整体结构发生倒塌，因此需要准确掌握高强钢火灾后的断裂性能。而准确预测高强钢火灾后断裂性能的重要前提是使用合理的本构模型；同时，本构模型还要能适用于不同应力状态。因此，以Q690高强钢为研究对象，通过设计光滑圆棒试件、缺口圆棒试件及平板槽口试件考虑不同应力状态；对所设计试件分别进行200~1 000 ℃的高温加热，再采用自然冷却和浸水冷却两种方式冷却；随后对过火后的试件进行拉伸试验，从而获得受力与变形曲线。结合试验数据与有限元数值分析结果，建立了高温后Q690钢材考虑不同应力三轴度和罗德角参数的真实应力-应变模型。通过本研究获得的真实应力-应变模型可较准确地拟合火灾后不同应力状态下Q690钢材断裂前的承载性能；可为高强钢结构火灾后的断裂性能预测提供有效工具。

Keywords

• 高强钢
• 火灾后
• 不同应力状态
• 本构模型
• 真实应力-应变模型