基于微觀損傷模型的Q235B圓鋼管斷裂行為研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)是目前主要的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，隨著鋼材加工性能的提高及種類的多樣，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更為廣泛。然而，鋼結(jié)構(gòu)的破壞偶有發(fā)生，韌性斷裂是鋼結(jié)構(gòu)破壞的主要形式之一。對鋼材性能的研究有待深入，保證鋼結(jié)構(gòu)的健康發(fā)展以及人民的生命財產(chǎn)不受損失。
　　微觀損傷模型對鋼結(jié)構(gòu)韌性斷裂預(yù)測具有較好的適用性，其理論基礎(chǔ)為微空穴增長和聚合，目前已證實單調(diào)加載下的空穴擴張模型(VGM)和應(yīng)力修正臨界應(yīng)變模型(SMCS)以及往復(fù)加載下的循環(huán)空穴擴張模型(CV

2、GM)和退化有效塑性應(yīng)變模型(DSPS)可準(zhǔn)確預(yù)測多種鋼材、構(gòu)件和節(jié)點的斷裂。然而，對于中國市場常用的鋼材Q235B，對其進(jìn)行的相關(guān)研究尚屬空白。
　　本文利用Fortran語言編譯了VGM模型和SMCS模型理論代碼，建立了VUMAT子程序，嵌入ABAQUS的顯式模塊進(jìn)行計算?；跓彳垷o縫以及高頻焊接圓鋼管（母材、熱影響區(qū)、焊縫）4種材料的8個光滑圓棒單向拉伸，提取了多線性材料參數(shù)，通過24個缺口圓棒試件的有限元模擬，識別了單調(diào)加

3、載模型的韌性參數(shù)，以缺口試件斷口電鏡掃描試驗識別了微觀模型的特征長度，并將韌性參數(shù)作為常數(shù)加入到VUMAT子程序中，對單調(diào)加載作用下的缺口圓棒試件進(jìn)行斷裂研究，預(yù)測了Q235B鋼材的斷裂，與實測結(jié)果吻合較好。
　　同樣的，利用Fortran語言編譯了CVGM模型及DSPS模型理論代碼，建立了其UVARM子程序，通過標(biāo)準(zhǔn)模塊嵌入到ABAQUS中參與計算。利用上述4種材料的8個缺口試件低周往復(fù)加載試驗結(jié)果，識別了模型損傷退化系數(shù)，將損

4、傷退化系數(shù)及單調(diào)加載下識別的模型韌性參數(shù)加入UVARM子程序中，利用ABAQUS的標(biāo)準(zhǔn)模塊對往復(fù)加載作用下的缺口圓棒試件進(jìn)行斷裂研究，取得較好預(yù)測效果。
　　最后，為探索微觀損傷模型的廣泛適用性，將編譯的VUMAT及UVARM子程序連同所識別鋼材韌性參數(shù)分別應(yīng)用到Q235B十字隔板焊接節(jié)點雙向拉伸靜力加載試驗以及圓鋼管低周往復(fù)加載試驗中，通過試驗結(jié)果以及有限元模擬結(jié)果的對比分析，驗證微觀模型VGM、SMCS、CVGM、DSPS的適