【摘 要】
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近年来,由于铝合金绿色环保、耐腐蚀、重量轻等多方面特性,在建筑界得到广泛应用,常被用于建造地标型建筑物等大跨空间结构。但铝合金熔点较低,其受火后力学性能不容忽视。通常建筑结构在设计时会设有冗余度,即使在火灾发生时由于结构内力重分布并不会完全倒塌,所以对建筑结构材料受火冷却后的力学性能研究具有必要性。与此同时,类如9·11飞行器撞击双子塔和2014年乌鲁木齐火车站爆炸等恐怖袭击事件同样威胁着大型公共
【基金项目】
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黑龙江省自然科学基金面上项目“飞行器冲击作用下网壳结构失效模式及机理研究”（E2014038）; 黑龙江省重点研发计划指导类项目“滕益健康城重点项目创优关键技术研发”（GZ20210046）
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近年来,由于铝合金绿色环保、耐腐蚀、重量轻等多方面特性,在建筑界得到广泛应用,常被用于建造地标型建筑物等大跨空间结构。但铝合金熔点较低,其受火后力学性能不容忽视。通常建筑结构在设计时会设有冗余度,即使在火灾发生时由于结构内力重分布并不会完全倒塌,所以对建筑结构材料受火冷却后的力学性能研究具有必要性。与此同时,类如9·11飞行器撞击双子塔和2014年乌鲁木齐火车站爆炸等恐怖袭击事件同样威胁着大型公共基础建筑物的整体稳定性,尤其对于经历过火灾却未倒塌仍在服役的公共基础建筑物,研究其建筑材料受火冷却后动态力学性能有着重要的工程意义。本文研究受火后6060-T6铝合金动态力学性能,对6060-T6铝合金进行五个温度梯段下的受火处理并设两种冷却方式（空气冷却和喷淋冷却）,通过准静态拉伸试验对不同温度梯段下材料力学性能对比研究,得到了在450℃时材料屈服强度和抗拉强度。研究不同温度、应变率和应力状态下受火与未受火6060-T6铝合金力学性能,标定了本构模型与断裂准则参数。开展平头弹冲击靶板试验并采用试验与数值仿真相结合的方法,分析了引入Lode角对断裂应表征靶板失效和弹道极限的影响。主要开展了以下几方面工作:1.受火温度对6060-T6铝合金力学性能影响研究开展了光滑圆棒拉伸试验,总结6060-T6铝合金经不同受火温度冷却后力学性能变化规律。给出了弹性模量残余系数、屈服强度残余系数、抗拉强度残余系数和延性残余系数。为了完善对6060-T6铝合金受火冷却后力学性能的预测,分别拟合得出上述四个残余系数随受火温度变化规律表达式。并采用电镜观察拉伸断口,发现断口处形貌变化规律与表达式预测一致,验证了表达式的有效性。2.受火与未受火6060-T6铝合金动态本构模型和断裂准则研究对6060-T6铝合金受火与未受火两组试样均开展了常温和高温下的拉伸试验、霍普金森压杆试验。标定了MJC本构模型和断裂准则、ASCE断裂准则。试验发现,当温度高于250℃,受火组试样屈服强度随温度下降幅度大于未受火组,具有明显的温度软化现象。3.Lode角对断裂应变影响的研究开展了平头弹体冲击2mm厚受火与未受火两组6060-T6铝合金靶板试验。对比数值模拟结果与试验结果,对比受火组与未受火组的弹道极限、靶板失效模式,验证本构模型和断裂准则参数标定的有效性。发现引入Lode角对未受火组断裂准则影响不明显,对受火组断裂准则影响显著。
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