钢结构厚板的工程应用日益广泛,而板厚增加使Z向性能变差,且厚板焊接使焊缝及热影响区材质劣化,容易发生脆性断裂。环境温度、构件厚度、钢材材质、节点形式、焊接工艺、应力集中等都是影响钢结构厚板及其连接焊缝断裂破坏的因素。本项目从经典力学和断裂力学的角度,以试验、理论和数值计算为手段,对钢结构厚板及其连接焊缝的断裂机理和典型连接节点的断裂评估进行了深入的研究。主要内容包括试验测定了主要结构钢材厚板及其对接焊缝在低温下的常规力学性能、冲击韧性Akv和断裂韧性裂纹尖端张开位移值(CTOD),得到了上述性能指标随温度、钢板厚度与厚度方向不同位置的变化规律;从经典力学的角度出发,分析了钢结构厚板缺口的应力分布状态及塑性变形能力;基于断裂力学建立了钢框架梁柱节点的断裂评估模型,并得到了试验的验证;进行了钢框架梁柱节点局部模型试验,从焊缝损伤的角度研究节点的断裂;基于韧性指标提出了钢结构厚板防止脆性断裂的选材方法与防断措施。该项目的成果对我国钢结构设计规范的修订和钢结构厚板工程的实践提供了重要的理论和试验依据。
英文主题词thick plate of steel structure; weld; brittle fracture; toughness; low temperature