三种建筑钢筋材料高应变率下拉伸力学性能研究
钢筋拉伸试验
H：热轧；R：带肋；B：钢筋；F：细晶粒； C:冷加工；P：光圆；E：抗震 HRB335E ？ 通常称HPB300为一级钢筋，HRB335为二级 钢筋，HRB400为三级钢筋。
(4)缩颈断裂阶段
曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的，曲线到
弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不 作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
(2)屈服阶段 屈服点 s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线，这—阶段 应力没有增加，而应变依然在增加，材料好像失去了抵 抗变形的能力，把这种应力不增加而应变显著增加的现 象称作屈服，bc段称为屈服阶段。屈服阶段曲线最低点
一、试件和实验条件
二、试件仪器
二、试件仪器
三、低碳钢拉伸曲线
三、低碳钢拉伸曲线
低碳钢受拉的应力-应变图
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合虎
克定律，直线oa的斜率tan E 就是材料的弹性模量，直
线部分最高点所对应的应力值记作σp，称为材料的比例极 限。曲线超过a点，图上ab段已不再是直线，说明材料已不符 合虎克定律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab段 也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点所对应的应力 值记作σe ，称为材料的弹性极限。
所对应的应力 s 称为屈服点(或屈服极限)。在屈服
阶段卸载，将出现不能消失的塑性变形。工程上一般不 允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破
坏的标志，所以屈服点 s 是衡量材料强度的一个重要指
标。
(3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说
应变率和应力三轴度对q345b钢动态力学性能的影响研究
钢结构抗冲击设计与评估提供模型和应用方法遥
关键词院 Q345B 钢曰 动态力学性能曰 本构模型曰 失效模型
中图分类号院 O346.1
文献标识码院 A
doi: 10.3969/j.issn.1007-7294.2019.10.007
Influence of strain rate and stress triaxiality on the dynamic mechanical behavior of Q345B steel
第 10 期
孟利平等院 应变率和应力三轴度对 Q345B 钢 噎
1211
越重要袁而材料模型和相关参数的正确与否直接关系到仿真结果的正确性袁进而影响结构抗爆抗冲击 性能评估结论的正确性[1-3]遥 Q345B 钢是工程结构中广泛使用的低合金钢袁是船舶领域中军辅船尧民船 的主要结构材料袁还是舰艇设备的结构用材料遥所以针对 Q345B 钢动态力学性能的研究对于军民用船 结构的均衡设计尧准确评估和防护优化等都具有很重要的意义遥
MENG Li-ping, CHENG Y uan-zheng, ZHA NG Lun-ping, W A NG Hai-kun, W A NG Jun, LIU Jian-hu
(China Ship Scientific Research Center, Wuxi 214082, China)
Abstract院 Q345B steel is a low alloy steel which is extensively used in the engineering structures, its dy鄄 namic mechanical properties including dynamic constitutive equation and dynamic failure criterion are valuable to anti-explosion design of military and civilian steel structure. Uniaxial tensile tests at different strain rates were conducted using MTS quasi-static test machine, Instron high-speed test machine and split Hopkinson tensile bar apparatus, tests at different initial stress triaxiality were performed using electronic universal test machine and electronic torsion test machine. According to test results, a correctional consti鄄 tutive equation was proposed for Q345B steel based on Cowper-Symonds(CS) model and Johnson-Cook(JC) model. The finite element simulations of all the stress triaxiality tests were implemented with ABAQUS/Stan鄄 dard, then a certain fracture strain and stress triaxiality relationship was determined, and a modified John鄄 son-Cook failure model involving size of grid effects was also proposed. The results can provide models and application method for Q345B steel structural anti-shock design as well as safety evaluation. Key words: Q345B steel; dynamic mechanical behavior; constitutive model; failure model
钢筋力学性能分析
钢筋力学性能分析2010-12-09 16:41第二节钢筋的机械性能一、钢筋的拉伸试验钢筋主要机械性能的各项指标是通过静力拉伸试验和冷弯试验来获得的。
由静力拉伸试验得出的应力一应变曲线，是描述钢筋在单向均匀受拉下工作特性的重要方式，静力拉伸试验是由四个阶段组成的（见图1-3）1、弹性阶段（O-A）从图1-3中可以看出，在OA范围内，拉力增加，变形也增加；卸去拉力，试件能恢复原状。
材料在卸去外力后能恢复原状的性质，叫做弹性。
因此，这一阶段叫做弹性阶段。
弹性阶段的最高点（图中的A点）所对应的应力称为弹性极限，因弹性阶段的应力与应变成正比，所以也称比例极限，用f0表示2、屈服阶段（A-B）当应力超过比例极限后，应力与应变不再成比例增加，开始时图形还接近直线，而后形成接近于水平的锯齿形线，这时，应力在很小的范围内波动，而应变急剧地增长，这种现象好象钢筋对于外力屈服了一样，所以，这一阶段叫做屈服阶段（A-B）。
在屈服阶段，钢筋的性质由弹性转化为塑性，如将外力卸去，试件的变形不能完全恢复。
不能恢复的变形称为残余变形或称塑性变形。
与锯齿线最高点B上相对应的应力称为屈服上限。
对应于最低点B下的应力称为屈服下限。
工程上取屈服下限作为计算强度指标，叫屈服强度（或称屈服点、流限），用fy表示。
3、强化阶段（B-C）钢筋拉试验过了第二阶段即屈服阶段以后，钢筋内部组织发生了剧烈的变化，重新建立了平衡，钢筋抵抗外力的能力又有了很大的增加。
应力与应变的关系表现为上升的曲线，这个阶段称为强化阶段。
与强化阶段最高点C相对应的应力就是钢筋的极限强度，称为抗拉强度，用fu表示。
4、颈缩阶段（C-D）当应力达到拉伸曲线的最高点C后，试件的薄弱截面开始显著缩小，产生颈缩现象（见图1-4），即进入颈缩阶段。
由于试件颈缩处截面急剧缩小，能承受的拉力随着下降，塑性变形迅速增加，最后该处发生断裂。
图1-3是软钢（I-Ⅳ级钢筋属于软钢）的拉伸曲线图。
钢筋力学性能测试及数据解读
钢筋力学性能测试及数据解读钢筋是建筑工程中常用的一种材料，它具有良好的力学性能，能够有效地增强混凝土的强度和抗拉能力。
为确保结构的安全性和可靠性，钢筋的力学性能测试是不可或缺的环节。
本文将介绍钢筋力学性能测试的基本原理和方法，并对测试数据进行解读。
一、钢筋力学性能测试的原理与方法1.拉力测试拉力测试是衡量钢筋的抗拉能力和断裂强度的重要指标。
该测试依靠拉伸试验机施加的拉力，对钢筋进行强度评估。
测试过程中，选取适当长度的钢筋样品并将其两端夹紧，在试验机上施加逐渐增大的拉力，直至样品断裂。
通过测定样品的变形和断裂强度，可以得出钢筋的抗拉强度、断裂伸长率等指标。
2.弯曲测试弯曲测试用于评估钢筋的抗弯性能。
测试时，将钢筋样品固定在适当的支撑装置上，然后施加逐渐增大的弯曲力矩，直至样品发生塑性变形或断裂。
通过记录样品的弯曲变形、断裂强度等数据，可以判断钢筋的抗弯刚度和强度。
3.冲击测试冲击测试用于评估钢筋的抗冲击性能，尤其是低温环境下的性能表现。
测试时，将钢筋样品置于低温槽中，使其达到所需的测试温度，然后通过冲击试验机施加冲击力，记录冲击引起的位移和变形。
通过分析冲击试验曲线和能量吸收能力，可以评估钢筋在低温环境下的抗冲击性能。
二、钢筋力学性能数据的解读1.抗拉强度抗拉强度是钢筋所能承受的最大拉力，是衡量钢筋强度的重要指标。
通常以标称强度和屈服强度来评估钢筋的抗拉性能。
标称强度是指钢筋的理论极限强度，通过拉力测试可以得到。
屈服强度是在拉伸过程中，钢筋开始发生可观的非弹性变形时的拉力值，通过测定拉伸试验曲线上的屈服点或0.2%偏移点来确定。
2.断裂伸长率断裂伸长率是衡量钢筋在拉伸过程中塑性变形能力的指标，它反映了钢筋的延展性。
一般情况下，断裂伸长率越高，表示钢筋具有更好的延性。
通常通过拉伸试验时样品断裂处的延长长度与原始长度之比来计算。
3.抗弯刚度和强度抗弯刚度和强度是钢筋在受弯曲力矩作用下的抵抗能力。
弯曲试验可以得出钢筋的抗弯能力，并通过测定试验曲线上的抗弯刚度和弯曲断裂点来评估。
三种超高强度钢的动态力学性能
MPa MPa % % HＲC
热处理制度
10Байду номын сангаас0 ℃ × 1 h，OQ + （ － 73 ℃） G54 ≥1965 ≥1655 ≥10 ≥55 ≥53
× 1 h，AC + 515 ℃ × 8 h，AC 885 ℃ ×1 h，OQ + （ － 73 ℃） × A100 ≥1600 ≥1340 ≥11 ≥50 ≥50 1 h，AC + 480 ℃ × 5 h，AC 930 ℃ × 1 h，OQ + 260 ℃ × G31 ≥1700 ≥1330 ≥8 ≥50 ≥45 2 h，AC
表 1 三种超高强度钢的力学性能及热处理工艺 Table 1 Mechanical properties and heat treatment process
of three kinds of ultrahigh strength steel
高应变率下锈蚀钢筋力学性能试验研究
而且 屈 服 强 度 的 提 高 幅 度 大 于 极 限 强 度 强度提高 ， 的提高幅度 ． 高应变率下锈蚀钢筋力学性能是冲击荷载作用 下锈蚀钢筋混凝 土 结 构 性 能 评 估 的 关 键 ． 本文采用 电化学加速锈蚀 方 法 获 取 不 同 锈 蚀 程 度 的 钢 筋 ， 采 用三维激光扫描技术建立锈蚀钢筋的三维几何模型 并提取其几何特征 ， 获取钢筋截面锈蚀率 ． 通过不同 研究高应变率下锈 应变率下锈蚀钢 筋 的 拉 伸 试 验 ， 蚀钢筋的力学性能 ．
率的增大 ， 钢筋屈服平台缩短直至消失 ， 试件破坏均发生在最小截 面 ， 钢筋屈服荷载和极限荷载相 极限应变按指数关系衰减 ， 弹性模量基本保持不 变 ， 但锈蚀钢筋基于最小截面的 对值呈线性降低 ， 强度并没有降低 ． 锈蚀钢筋仍存在应变率效应 ， 随着应变率的增大 ， 锈蚀钢筋屈服荷载和极限荷载 均增大 ， 但应变率对锈蚀后钢筋弹性模量和极限应变的退化影响 不 大 ． 锈 蚀 越 严 重， 应变率效应越 不明显 ． 关键词 ：锈蚀钢筋 ；应变率 ；屈服强度 ；极限强度 ；力学性能 中图分类号 ： ＴＵ ５ １ １． ３ 文献标志码 ： Ａ ： ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ ７ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ９ ６ ２ ９． ２ ０ １ ３． ０ ５． ０ ２ ３ － ｊ
－４ －１ －１ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ｒ ａ ｎ ｉ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ２×１ ０ ｓ ｔ ｏ ５ ０． ０ ０ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｄ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｂ ａ ｒ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｇ ｇ ， ｆ ａ ｉ ｌ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍ ｉ ｎ ｉ ｍ ｕ ｍ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｅ ｌ ｄ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｕ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｂ ａ ｒ ｓ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｄ ｉ ｓ ａ ｅ ａ ｒ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ － ｙ ｐ ｐ ｐ
建筑钢材的力学性能.ppt
二 钢材的力学性能
二 钢材的力学性能
(四).耐疲劳性
1.定义：钢材在交变荷载反复多次作用下，可在最 大应力远低于屈服强度的情况下突然破坏，这种 破坏称为疲劳破坏。若σmax越大，则次数N越小。
二 钢材的力学性能
2.疲劳破坏的原因：钢材的疲劳破坏是拉应力引起 的，首先在局部开始形成微细裂纹，其后由于裂 纹尖端处产生应力集中而使裂纹逐渐扩展直至疲 劳断裂。钢材内部的晶体结构、成分偏析以及最 大应力处的表面光洁程度等因素均会明显影响疲 劳强度。
建筑钢材
二、 钢材的主要技术性能
钢 材 的 使用性能 主 要 技 术 性 能 工艺性能
力学性能
物理性能 化学性能 冷弯性 可焊性 热处理
拉伸性能 冲击韧性 硬度 变形性
弹性变形 塑性变形
二 钢材的力学性能
(一). 拉伸性能
1.主要测试指标： • 屈服强度 • 抗拉强度 • 伸长率（断面收缩率）等 2.钢材（低碳钢）的抗拉过程主要包括： • 弹性阶段 • 屈服阶段 • 强化阶段 • 颈缩阶段
b
s p
B上 B
A B下
C D
α
O
ε = ΔL L0
低碳钢受拉的应力－应变图
二 钢材的力学性能
图形的特点：
颈缩阶段CD
试件的特点：
一段下降的曲线。 变形迅速发展，在有杂质或 缺陷处，断面急剧缩小—— 颈缩 ，直到断裂。
伸长率δ： 计算的指标：
δ = L1 L0 ×100 % L0
σ=F A
b s p
二 钢材的力学性能
(三).冲击韧性
1.定义：是指钢材抵抗冲击荷载的能力。 2.冲击韧性指标：是通过标准试件的弯曲冲击韧性
试验确定的。以摆锤打击试件，于刻槽处将其打 断，试件单位截面积上所消耗的功，即为钢材的 冲击韧性指标，用冲击韧性ak（Ｊ/cm2）表示。 ak值愈大，冲击韧性愈好。
钢筋拉伸相关文献
钢筋拉伸相关文献钢筋拉伸是一种常见的力学测试方法，用于评估钢筋的强度和性能。
本文将从不同角度探讨钢筋拉伸的相关文献，包括测试方法、影响因素以及应用领域等。
一、钢筋拉伸测试方法钢筋拉伸测试是通过施加拉力来评估钢筋的强度和延展性能。
常见的测试方法包括静态拉伸试验和动态拉伸试验。
1.1 静态拉伸试验静态拉伸试验是在恒定的加载速率下进行的，通过施加逐渐增加的拉力来测量材料的应力-应变曲线。
该测试方法可以评估钢筋的屈服强度、抗拉强度和断裂强度等力学性能。
1.2 动态拉伸试验动态拉伸试验是在高速加载条件下进行的，可以模拟实际工程中的冲击和爆炸载荷。
该测试方法可以评估钢筋在复杂载荷下的响应和断裂行为，对工程结构的设计和安全性评估具有重要意义。
二、影响钢筋拉伸性能的因素钢筋拉伸性能受多种因素的影响，包括材料的组成、加工工艺和环境条件等。
2.1 材料的组成钢筋的成分和热处理方式对其拉伸性能有很大影响。
一般来说，高碳钢筋具有更高的屈服强度和抗拉强度，但延展性能较差。
合理控制钢筋的化学成分和热处理参数可以改善其拉伸性能。
2.2 加工工艺钢筋的加工工艺对其拉伸性能也有显著影响。
冷加工可以提高钢筋的强度和硬度，但会降低其延展性能。
热处理可以改善钢筋的延展性能，但也会对其强度产生一定影响。
2.3 环境条件环境条件对钢筋的拉伸性能同样具有重要影响。
高温环境会降低钢筋的强度和硬度，而低温环境则会使钢筋变脆。
此外，腐蚀介质的存在也会对钢筋的力学性能产生负面影响。
三、钢筋拉伸的应用领域钢筋拉伸测试在工程领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面。
3.1 结构设计钢筋的拉伸性能是进行结构设计和计算的重要参数。
通过对钢筋进行拉伸试验可以确定其强度和延展性能，为结构设计提供准确的材料参数。
3.2 质量控制钢筋拉伸测试也是质量控制的重要手段。
通过对钢筋进行拉伸试验，可以评估其质量和性能是否符合标准要求，确保工程结构的安全可靠性。
3.3 故障分析在实际工程中，钢筋拉伸测试可以用于故障分析和事故调查。