论文部分内容阅读
不锈钢材料因具有良好的力学性能和耐久性,在建筑结构领域具有较为广阔的应用前景;焊缝连接作为一种主要的连接方式,因具有密闭性好和连接强度高等优点,也被广泛应用于不锈钢结构的生产和装配领域。目前,国内外学者已对不锈钢材料的本构关系和焊接不锈钢构件等进行了大量的研究,然而国内外却很少有专门针对不锈钢焊缝连接承载性能的研究,且国内外规范关于不锈钢焊缝连接设计方法的规定大多是根据普通钢结构设计规范修改而来,这在一定程度上限制了不锈钢结构的广泛应用。本文主要通过试验、数值模拟和理论分析等方法对不锈钢焊缝承载性能进行了研究,具体研究内容主要包括以下几个方面: (1)对4组共12根不锈钢母材及其焊缝金属材料圆棒试样进行了材性试验,分别测得了不锈钢母材及其焊缝金属材料的应力-应变关系曲线,对试样破坏截面进行了断口电镜扫描。并基于试验曲线使用origin软件对修正R-O模型进行拟合得到了修正R-O模型参数,进而对母材和焊缝金属的本构关系进行了对比。 (2)对12个不锈钢正面角焊缝连接试件和10个不锈钢侧面角焊缝连接试件进行了轴向拉伸试验,重点考察角焊缝连接试件的极限承载力、极限强度和焊缝变形发展情况,并对焊缝处破坏形态进行观察,以便为后续有限元数值模拟提供验证。 (3)利用试验数据验证了不锈钢角焊缝连接试件有限元模型的有效性,并通过改变单一变量的方法对不锈钢角焊缝承载性能影响因素进行了参数分析,主要讨论了芯板长度、芯板和盖板厚度、焊缝长度,以及焊脚尺寸等因素对不锈钢正面和侧面角焊缝连接试件承载力的影响。 (4)将角焊缝承载力有限元模拟值分别与按照美国规范SEI/ASCE8-02、欧洲规范EN1993-1-4,以及中国不锈钢结构技术规程CECS410:2015计算求得的规范设计值进行了对比,以便为不锈钢构件的工程设计应用以及相关设计规范的完善提供参考。