鋼結構焊接節(jié)點焊材的損傷累積模型及分析.pdf

1、焊接節(jié)點由于具有連接效率高、剛度大、密封性好、構件加工時間短、費用低等優(yōu)點被廣泛應用于各種鋼結構，盡管規(guī)范對焊工技能、焊接工藝等都有規(guī)定，但由于焊接過程本身的復雜性，微孔洞、微裂縫等的存在幾乎是不可避免的。焊接節(jié)點因此更易損傷累積，其損傷歷史無疑會對結構在后續(xù)服役期中的抗力和剩余壽命產(chǎn)生重大的影響。以往的實踐表明大量的鋼結構破壞都是從焊接節(jié)點開始的。然而，由于問題的復雜性和人類認識的局限性，迄今為止，人們對結構性能和反應的分析基本不考慮

2、已有損傷累積的影響，這樣的分析勢必影響分析結果的精度。尤其是目前對鋼結構的安全性有著重要影響的焊接節(jié)點的損傷累積研究還并不多見，因此，研究焊接節(jié)點的損傷累積具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文對鋼結構中廣泛應用的Q235和Q345鋼材焊接T-型節(jié)點中的焊縫材料進行了全焊材拉伸試驗及低周疲勞試驗，根據(jù)試驗現(xiàn)象及結果，并基于Shen的模型，提出了焊材的損傷累積模型，通過對試驗數(shù)據(jù)進行擬和確定了模型的材料常數(shù)。同時，通過設計各種對比試驗，

3、較深入地研究了包括材料型號、應變幅度、加載機制、試件尺寸、焊接順序、鋼材軋制方向等因素對材料滯回性能的影響。研究結果發(fā)現(xiàn)，相同應變幅值鋼材的循環(huán)壽命比焊材高50％以上，可見焊材中因有不可避免的焊接微缺陷的存在而大為降低了其循環(huán)壽命，因此在結構分析中應更關注焊接節(jié)點的表現(xiàn)。同種材料損傷累積演變基本相同，而不同材料型號損傷模型中的材料參數(shù)應分別確定；變幅循環(huán)下先進行的低應變幅循環(huán)反而提高了后繼高應變幅時的壽命，此時Miner的線性疊加理論不

4、再適合，而先進行的高應變幅則明顯降低了后繼低應變幅循環(huán)的周數(shù)；鋼材軋制方向對循環(huán)特性有一定影響，沿縱向的試件疲勞壽命高于垂直方向的，縱向試件的應變硬化速度及裂紋穩(wěn)定增長時間略高于橫向的。焊接過程對近縫區(qū)鋼材的性能有明顯影響，焊接順序對焊材的滯回性能也有一定的影響。本試驗中焊材均為循環(huán)軟化，鋼材均為循環(huán)硬化結構，鋼材和焊材循環(huán)硬化或軟化的強屈比分界線大致為1.5，強屈比大于1.5的材料表現(xiàn)為循環(huán)硬化，而小于1.5的材料表現(xiàn)為循環(huán)軟化。