《高強度鋼材鋼結構的脆性斷裂機理和抗斷設計理論研究》是依託清華大學，由王元清擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高強度鋼材鋼結構的脆性斷裂機理和抗斷設計理論研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：王元清
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高強度鋼材能減輕結構自重、節約鋼材，具有良好的社會經濟效益。但由於高強度鋼結構存在如下問題而限制了其推廣套用：高強鋼隨屈服強度的提高，塑性降低、屈強比增大、韌性變差而脆性斷裂傾向增大；結構的設計應力水平更高，由斷裂力學可知其對裂紋缺陷更敏感；我國存在大範圍的寒冷地區，低溫下鋼結構易發生脆性斷裂。本申請項目採用理論分析、試驗研究和數值模擬相結合的方法，從高強度鋼結構的材料、焊縫和構造細節、構件和節點等三個層面開展逐漸深入的研究。積累高強度鋼材及其連線焊縫低溫力學性能和斷裂韌性指標的試驗數據；建立單調拉伸和循環荷載下，預測高強度鋼結構斷裂的兩類模型，即基於傳統斷裂力學方法的模型和基於局部法的模型；進行典型焊接接頭和樑柱節點的驗證性試驗，進而進行參數化分析，得到簡化的斷裂計算公式，提出較為完整的抗斷設計理論。本項目的研究對高強度鋼材鋼結構的推廣和我國節能減排、發展低碳經濟目標的實現具有重要意義。
結題摘要
高強度鋼材在建築結構工程、橋樑工程和輸電塔架工程中得到了廣泛的套用，儘管如此，相對於普通強度鋼結構而言，高強鋼結構發生脆性斷裂的傾向性更大，而且面臨一系列的關鍵技術問題，如韌性降低與低溫冷脆問題、高屈強比和低伸長率的問題、低周疲勞斷裂破壞的問題等等。本項目採用試驗和數值分析相結合的方法，從材料、焊縫和構造細節、構件與節點三個層面，系統研究了高強鋼母材及焊接接頭的力學、衝擊韌性和斷裂韌性性能；典型高強鋼框架樑柱節點局部構造細節在拉伸和往復荷載下的斷裂性能；高強鋼框架栓-焊混接節點的低周疲勞斷裂性能。提出了基於微觀機理的斷裂模型，進行節點延性斷裂預測分析；並通過局部構造細節試驗和足尺框架節點試驗進行了驗證，從而為高強鋼結構節點的低周疲勞斷裂分析提供了一種有效的分析方法。 本項目的為高強鋼的研究提供了豐富的材性數據、還為高強度鋼結構的防斷設計以及抗震性能設計提供了新思路和參考依據。對鋼結構設計規範的修訂，以及推進高強鋼結構的廣泛套用，減少工程事故，都具有重要的理論意義和工程套用價值。
