留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Q690高强钢在单调荷载下的延性断裂判据研究

李梦飞 何浩祥 钟国辉

刘君, 任鸿顺, 吴斌. 北京奥运会开幕式九环球制造技术[J]. 钢结构(中英文), 2009, 24(8): 55-59. doi: 10.13206/j.gjg200908012
引用本文: 李梦飞, 何浩祥, 钟国辉. Q690高强钢在单调荷载下的延性断裂判据研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(5): 57-63. doi: 10.13206/j.gjgS24050108
Mengfei Li, Ho-Cheng Ho, Kwok-Fai Chung. Ductile Fracture Behaviour of Q690 High Strength Steel Under Monotonic Tensile Actions[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(5): 57-63. doi: 10.13206/j.gjgS24050108
Citation: Mengfei Li, Ho-Cheng Ho, Kwok-Fai Chung. Ductile Fracture Behaviour of Q690 High Strength Steel Under Monotonic Tensile Actions[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(5): 57-63. doi: 10.13206/j.gjgS24050108

Q690高强钢在单调荷载下的延性断裂判据研究

doi: 10.13206/j.gjgS24050108
详细信息
    作者简介:

    李梦飞,博士研究生。

    通讯作者:

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

Ductile Fracture Behaviour of Q690 High Strength Steel Under Monotonic Tensile Actions

  • 摘要: Q690高强钢由于其优越的强度和自重比在工程结构中受到越来越多的关注。螺栓连接是钢结构节点组成的重要形式,了解Q690钢的延性断裂行为对于研究Q690构件之间螺栓连接的破坏形式至关重要。为了解决这一问题,使用传统的延性断裂分析方法对Q690钢进行了全面的初步研究,包括校准空穴扩张模型(VGM)和应力修正临界应变(SMCS)模型。对标准拉伸试件和不同缺口半径的圆棒缺口试件进行单调拉伸试验,通过对试验数据的分析得到了Q690钢的真实应力-应变关系和在不同应力三轴度下的工程应力-应变曲线。随后对断口进行电镜扫描试验,区分了试验试件的破坏模式,并对断口表面韧窝形成的凸起和凹陷进行分析,计算出Q690钢的特征长度,用于确定后续有限元模型的网格尺寸。建立有限元模型对试验加载过程进行模拟,使用校准后的本构模型计算出的工程应力-应变曲线与试验结果吻合较好。通过提取不同试件延性断裂发生时断裂起始点的应力应变状态确定了空穴扩张模型(VGM)和应力修正临界应变(SMCS)模型的断裂参数,并用其对试验试件的断裂位移进行预测。结果表明,传统的VGM和SMCS模型不能准确预测Q690试件的断裂,预测误差达到了31%和39%。在此基础上,提出了一种改进的孔洞生长模型,充分考虑了应力三轴度对断裂时临界塑性应变的影响。数值分析表明,改进后的断裂模型对试验试件的断裂位移的预测值与实测值吻合较好,平均误差控制在5%以内。研究强调了了解Q690高强钢延性断裂行为的重要性,并提出了一种改进的延性断裂模型,以提高预测其延性断裂的准确性。
  • [1] Rice J R,Tracey D M. On the ductile enlargement of voids in triaxial stress fields[J]. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1969, 17(3):201-217.
    [2] d'Escatha Y, Devaux J C. Numerical study of initiation, stable crack growth, and maximum load, with a ductile fracture criterion based on the growth of holes[M]//Landes J D, Begley J A, Clarke G A. Elastic-plastic fracture. West Conshohocken, PA:ASTM International:1979:229-248.
    [3] Kanvinde A M. Micromechanical simulation of earthquake-induced fracture in steel structures[D]. Stanford:Stanford University, 2004.
    [4] Hancock J W, Mackenzie A C, On the mechanisms of ductile failure in high-strength steels subjected to multi-axial stress-states[J]. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1976, 24 (2/3):147-160.
    [5] Kanvinde A M, Deierlein G G. The void growth model and the stress modified critical strain model to predict ductile fracture in structural steels[J]. Journal of Structural Engineering, 2006, 132 (12):1907-1918.
    [6] Kiran R, Khandelwal K. A triaxiality and Lode parameter dependent ductile fracture criterion[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2014, 128:121-138.
    [7] Jia L, Kuwamura H. Ductile fracture simulation of structural steels under monotonic tension[J/OL]. Journal of Structural Engineering, 2014, 140(5)[2024-04-23]. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000944.
    [8] Liao F, Wang M, Tu L, et al. Micromechanical fracture model parameter influencing factor study of structural steels and welding materials[J]. Construction and Building Materials, 2019, 215:898-917.
    [9] Qu X, Qin C, Sun G, et al. Research on fracture of steel structure welded joint based on micro-mechanism[J]. Structures, 2022, 43:434-448.
    [10] Wang Y, Li G, Wang Y, et al. Ductile fracture of high strength steel under multi-axial loading[J/OL]. Engineering Structures, 2020, 210[2024-04-23]. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110401.
    [11] The International Organization for Standardization. Metallic materials- tensile testing:part 1:method of test at room temperature:ISO 6892-1:2019[S]. Geneva:ISO, 2019.
    [12] Ho H C, Xiao M, Hu Y F, et al. Determination of a full range constitutive model for high strength S690 steels[J/OL]. Journal of Constructional Steel Research,2020, 174[2024-04-23]. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2020.106275.
    [13] Hancock J W, Brown D K. On the role of strain and stress state in ductile failure[J]. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1983, 31(1):1-24.
    [14] Johnson G R, Cook W H. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures[J]. Engineering Fracture Mechanics, 1985, 21(1):31-48.
  • 期刊类型引用(10)

    1. 郑尚敏,管冲. 波形钢腹板-钢底板组合箱梁耐火性能及影响因素. 公路交通科技. 2024(03): 94-101 . 百度学术
    2. 杨世俊,周焕廷,许万东. 波纹腹板预应力U型钢-混凝土组合梁高温性能参数研究. 武汉理工大学学报. 2024(07): 52-59 . 百度学术
    3. 周焕廷,梁中政. 负弯矩区钢梁局部增强的连续组合梁抗火性能参数分析. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2023(03): 492-498+504 . 百度学术
    4. 张鑫,李汝凯,杨立华,吕俊利. 铰接约束圆孔蜂窝组合梁抗火性能试验研究与数值模拟. 建筑结构. 2023(19): 76-83 . 百度学术
    5. 沈强,郑尚敏,程海根,沈磊,唐维胜,魏岑茜. 波形钢腹板PC组合简支箱梁抗火性能与设计. 建筑钢结构进展. 2023(10): 46-53 . 百度学术
    6. 周焕廷,王峥峥,张苏鹏,秦晗,伍先兴,陈志华. 手风琴效应对预应力波纹腹板钢-混凝土组合梁抗火性能影响研究. 建筑结构学报. 2022(08): 174-184+208 . 百度学术
    7. 周焕廷,陈祥,伍先兴. 预应力波纹腹板开孔钢-混凝土组合梁抗火性能参数分析. 建筑钢结构进展. 2022(06): 73-84 . 百度学术
    8. 周焕廷,伍先兴,陈志华,李坚. 波纹腹板开孔对预应力钢-混凝土组合梁抗火性能影响研究. 中国公路学报. 2022(06): 122-134 . 百度学术
    9. 张琦,毛小勇. 波纹钢腹板-混凝土组合梁抗火性能研究. 江苏建筑. 2022(04): 27-31 . 百度学术
    10. 周焕廷,邹有云,伍先兴,缪江峰. 端部约束型腹板开孔预应力波纹钢-混凝土组合梁抗火性能. 建筑钢结构进展. 2022(10): 68-79 . 百度学术

    其他类型引用(6)

  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  106
  • HTML全文浏览量:  29
  • PDF下载量:  8
  • 被引次数: 16
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

目录

    /

    返回文章
    返回