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高性能钢HPS 485W力学性能及混合钢梁的抗弯性能研究
| 论文题名： | 高性能钢HPS 485W力学性能及混合钢梁的抗弯性能研究 |
| 关键词： | 高性能钢;力学性能;混合钢梁;抗弯性能 |
| 摘要： | 与传统桥梁用钢相比，高性能钢(HPS)在强度、可焊性、断裂韧性、延性和耐候性方面都有很大的改善。本文回顾了高性能钢的研发历程，应用现状，以及研究工作。本文采用中国舞阳钢厂采用控温控轧技术生产的HPS485W，研究了HPS485W的力学性能，以及基于混合设计的高性能钢梁抗弯性能，以推动我国HPS在桥梁工程中的应用。本文的主要研究工作如下： 首先，为了研究高性能钢HPS485W的力学性能，进行了一系列的力学性能试验。拉伸试验和冲击试验的试验结果表明：与传统桥梁用钢相比，HPS485W强度高，弹性模量较小，屈强比较大，冲击韧性高且脆－延转变温度更低。通过进行HPS485W延性断裂韧度JIC试验，计算得18mm和28mm的HPS485W试样的JIC分别为415.8kj/m2和507.79kj/m2。分别加工5个7.5mm和12.5mm的紧凑拉伸试样进行HPS485W裂纹扩展速率试验，得到裂纹尖端强度因子△K和裂纹扩展速率da/dN的关系曲线，试验结果表明HPS485W抵抗疲劳裂纹扩展能力强。 其次，为了研究HPS485W抗弯性能，设计了3片单点加载的简支工字钢梁。记录试验过程中高性能钢梁的受载能力、应变增长以及变形，观察最终破坏情况。试验后，对整个试验过程进行详细分析。结果表明：混合设计试验梁既能发挥HPS高强优势，又能体现经济有效性，试验梁可达到塑性抗弯承载能力极限状态。 应用有限元软件ANSYS，对高性能抗弯钢梁进行强度分析和稳定分析。计算结果表明，有限元结果和试验结果的吻合较好。在进行抗弯性能的影响参数数值分析中，分析了上下翼缘宽厚比，腹板高厚比及混合设计的材料匹配对试验梁抗弯性能的影响。分析结果表明，对于密实截面设计的工字型抗弯钢梁，可以形成塑性铰，且随着塑性转动的增大，发生受压翼缘局部屈曲；对于非密实截面设计的工字型抗弯试验梁，当翼缘边缘达屈服荷载后，进而发生局部屈曲，不能形成塑性铰。 |
| 作者： | 段兰 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王春生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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