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Q690高强钢及其焊接构件的疲劳性能

陈韡 钟国辉

陈韡, 钟国辉. Q690高强钢及其焊接构件的疲劳性能[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(5): 27-33. doi: 10.13206/j.gjgS24050104
引用本文: 陈韡, 钟国辉. Q690高强钢及其焊接构件的疲劳性能[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(5): 27-33. doi: 10.13206/j.gjgS24050104
Wei Chen, Kwok-Fai Chung. Fatigue Performance Study on Q690 High Strength Steels and Their Welded Sections[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(5): 27-33. doi: 10.13206/j.gjgS24050104
Citation: Wei Chen, Kwok-Fai Chung. Fatigue Performance Study on Q690 High Strength Steels and Their Welded Sections[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(5): 27-33. doi: 10.13206/j.gjgS24050104

Q690高强钢及其焊接构件的疲劳性能

doi: 10.13206/j.gjgS24050104
基金项目: 

国家钢结构工程技术研究中心香港分中心项目(1-BBY3)。

详细信息
    作者简介:

    陈韡,硕士研究生,主要从事钢结构研究。

    通讯作者:

    钟国辉,博士,教授,主要从事钢结构与钢-混凝土组合结构研究,kwok-fai.chung@polyu.edu.hk。

Fatigue Performance Study on Q690 High Strength Steels and Their Welded Sections

  • 摘要: 高强钢指屈服强度fy不小于460 MPa的钢材,因其良好的材料性能已被逐步应用于建筑和桥梁中。与普通强度钢材相比,高强钢具有更高的屈服强度,可以减小构件的尺寸,且较薄的钢板厚度可以减少焊接工作量、提高焊接质量,从而避免厚板带来的焊接问题。疲劳损伤一直以来是桥梁结构最为关键的服役问题之一,在国内外现行的结构设计规范中并没有包含针对高强钢材疲劳性能的设计标准。对Q690高强钢及其焊接件的疲劳性能进行了系统性的试验研究,确定Q690高强钢及其焊后的疲劳强度,以推进Q690高强钢在实际工程中的应用。首先对Q690高强钢及其焊接件的标准试件进行单调拉伸试验,确定其材料性能,在Q690焊接件进行试验前对试件进行了腐蚀处理,目的是更为直观地在试验中观察到焊材、热影响区和母材的分布,试验确定颈缩发生的位置为热影响区。根据单调拉伸试验得到的材料力学性能确定了多级疲劳荷载,并对Q690高强钢及焊接光滑圆棒试件进行系列高周-低应变疲劳试验,确定了Q690高强钢母材及其焊接试件的疲劳寿命,并根据试验值拟合出疲劳曲线(S-N曲线)。疲劳试验得到Q690焊接件的疲劳极限为420.0 MPa,Q690母材的疲劳极限为668.8 MPa,结果表明Q690高强钢焊后疲劳极限有明显降低,但Q690高强钢母材及其焊接试件的疲劳极限均远远高于欧洲规范的设计值(母材:118 MPa,焊接件:82.5 MPa)。对Q690焊接试件进行了硬度试验,确定其沿纵向的硬度分布,发现焊材区的硬度最高约为328 HV,在热影响区有明显的软化现象,硬度为240 HV,说明Q690高强钢焊后硬度差异较大。对疲劳破坏后的Q690焊接件断口试件进行了腐蚀试验,发现疲劳裂纹起源于焊材区而非热影响区。并且对断口试件进行了扫描式电子显微镜观察,在疲劳断面发现非金属夹杂物。根据电镜观察的结果,分析了疲劳断口的微观现象,确定疲劳裂纹源及扩展过程,得到初始缺陷是影响Q690焊接件疲劳性能关键因素的结论。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-01
  • 网络出版日期:  2024-06-22
  • 刊出日期:  2024-05-22

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