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结构钢高温流变模型及有限元方程.pdf

防火与防庸 结构钢高温流变模型及有限元方程 杨锐玲 朱以文 (武汉大学土木建筑工程学院 武汉 43o072) 摘 要 结构钢在高温下的蠕变不可忽略,推导高温流变本构方程和蠕变,在考虑应力、温度和时间作用下建立平 面结构钢梁单元有限元方程,为钢结构的高温(杭火)分析提供合理的依据。 关键词 结构钢 蠕变 流变本构关系 有限元方程 THERHE0L0GlCSTRAINM0DEL0FSTRUCTURESTEELUNDERHIGH TEMPERATUREANDTHEFINITEELEMENTEQUATI0NS YangRuiling Zhuyiwen (SchoolofCivilBuildingEngineering,WuhanUniversity wuhan 430072) ABSTRACT Thecreepofstructuresteelcannotbeignoredunderhightemperature.Therheologicconstitutive relationshipandthecree介stressequationsunderhightemperaturearedeveloped.Thefiniteelementequationsof Planestructurebeamisestablishedwithstress,temPeratureandtimetakenintoaccount,whichcanproviderational basisforthermalorfireresistanceanalysisofreinforcedsteelstructures. KEYW0RDS structuressteel creeP rheologicconstitutivere1ationshiP finiteelementequation 大量的试验研究认为[lj,对于有明显屈服平台 为第三阶段蠕变,即蠕变率随时间而增大,称加速蠕 的低碳钢,在其弹性极限范围内,应力长期作用或重 变阶段,材料最终在D点断裂。从3二段开始存在不 复加卸载不会产生蠕变及残余变形。但是在高温应 可恢复的永久猫塑性变形。三个阶段在整个蠕变过 力作用下,除产生瞬时应变外,还会在高温应力持续 程中所占比例与试件的应力大小和温度高低有关。 作用下产生高温蠕变,而且蠕变效应十分显著,不能 在温度相同条件下,应力较大时,几乎不会出现稳态 忽略。高温下钢材内部微观结构的变化是导致钢材 蠕变阶段,如曲线a;而当应力很小时,稳态蠕变阶段 高温下性能变化的主要因素之一。金属内部作用力 持续的时间就会特别长,如曲线产〕。 在很大程度上取决于晶体内原子层间的内摩擦,在 a 夕 T=常数 金属高温蠕变发展过程中由于金属内部晶格排列的 少 常数 变化,减小了原有的静止摩擦系数和凝聚力,从而导 钊 创 致金属的强度降低。本文探讨金属晶粒间凝聚力和 B 内摩擦在金属发生流变过程中的作用,建立金属高 花 温猫弹塑性本构关系,能够描述金属蠕变第一、二阶 段特征。 胃

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