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之前做钢筋混凝土构件试验的时候,想测量钢筋的抗拉强度对应的应变,给后续数值模拟时钢筋参数的取值提供参考。但当时实验室能够自动记录钢筋拉的拉力-位移关系的仪器坏了,试验又紧迫,只能采用古老的仪器做拉伸试验。为了测量上面的参数,当时参考了相关规范,找到了一个比较简便的方法,这个博文介绍一下测量方法。让我们马上进入主题吧 🙂 🙂 。 基本概念 ( Basic Concepts )我们先来看看几个相关的、十分容易被忽视的钢筋力学属性,如 图 1 所示。 图 1 伸长率 (来源于规范《金属材料 拉伸试验 —— 第1部分:室温试验方法》(GB/T 228.1 —— 2010)) (The above figure was modified from the Chinese Code : Metallic Materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature(GB/T 228.1 —— 2010)) 上图中: 横坐标 e 为延伸率(Percentage Extension or Strain); 纵坐标R 为应力(Stress); Rm为钢筋的抗拉强度(Tensile Strength of Steel); Ag为最大力塑性延伸率(Percentage Plastic Extension at Maximum Force),最大力时原始标距的塑性延伸与引伸计标距之比的百分率; Agt 为最大力总延伸率(Percentage Total Extension at Maximum Force),最大力时原始标距的总延伸(弹性延伸率加塑性延伸)与引伸计标距之比的百分率; A为断后伸长率(Percentage Elongation after Fracture),断后标距的残余伸长与原始标距之比的百分率; At为断裂总延伸率(Percentage Total Extension at Fracture),断裂时刻原始标距的的总延伸(弹性延伸率加塑性延伸)与引伸计标距之比的百分率。 测量方法 ( Measuring Method)上述变量中,Ag和Agt即是我们想要测量的参数,具体的测量方法可以参考规范《金属材料 拉伸试验—— 第 1 部分:室温试验方法》(GB/T 228.1 —— 2010)和规范《钢筋混凝土用钢—— 第 2 部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007),如 图 2 所示。 图 2 伸长率的测量(来源于规范《钢筋混凝土用钢 —— 第 2 部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007)) 选择Y、V两个标记,两标记间距在拉伸试验之前大于100mm且位于夹具离断裂点的远端。标记点距离夹具大于20mm和公称直径d的较大值,标记点与断裂点距离大于50mm和2d的较大值。最大值力作用下钢筋的 总延伸率 Agt 和 塑性延伸率 Ag可按以下公式进行计算: 其中 ,L为断裂后标记间的距离;Lo为试验前标记间的距离;Rm为抗拉强度实测值;E 为弹性模量。 以上这两个公式其实十分有趣, 🙂 😆 😛 。细心的读者可以体会: 为何Agt后面是加上Rm / E,而不是Ag减去Rm / E ?????, 😎 😎 😎 😎 🙂 。 例子( Example)由以上公式可知,只要在进行钢筋拉伸试验之前,对钢筋进行标记,然后测量标记前后的长度变化,就可以计算出最大力下钢筋的总延伸率 Agt 和 塑性延伸率 Ag,这两个值可分别作为钢筋极限强度对应的应变和塑性应变的估计。此外,结合钢筋的屈服强度和屈服应变,还可以大致计算出 二折线钢筋本构的 屈服后强化系数,以下给出一个具体的例子。 表 1 实测强度 钢筋直径/mm 钢筋型号 屈服荷载/kN 峰值荷载/kN 屈服强度/Mpa 屈服强度平均值/Mpa 抗拉强度/Mpa 抗拉强度平均值/Mpa 20.00 HRB400 128.00 180.00 407.44 413.80 572.96 575.08 20.00 HRB400 132.00 182.00 420.17 579.32 20.00 HRB400 130.00 180.00 413.80 572.96表 2 实测延伸率 弹性模量/Mpa 屈服应变 标记距离 断裂后距离 塑性延伸率 总延伸率 强化系数 强化系数平均值 174373 0.00 10.00 11.20 0.11 0.11 0.0091 0.0086 183627 0.00 10.00 11.30 0.12 0.12 0.0077 169689 0.00 10.00 11.20 0.11 0.11 0.0090表1 和 表 2 是我之前试验时候测量的一组钢筋试验数据,由上表可见,实测的钢筋断后总延伸率为 0.1左右,相应估算的钢筋的二折线骨架曲线的强化系数平均值为0.0086,据此,我们可以大致获得钢筋的应力-应变骨架曲线(图 3)。这些参数可以为后续数值模拟钢材的本构参数取值提供参考!!!。 😎 😎 😎 图 3 钢筋应力-应变关系(Fig 3 Stress-Strain Relationship of Steel) You already voted! 参考文献 ( References) [01] 《金属材料 拉伸试验—— 第 1 部分:室温试验方法》(GB/T 228.1 —— 2010) [02] 《钢筋混凝土用钢—— 第 2 部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007)结构|超限|软件开发|编程|参数化|优化|算法|振动控制|减隔震|有限元|技术培训 追求卓越 脚踏实地 致力于探索和拓展行业设计前沿 https://www.jdcui.com 合作及技术咨询 COOPERATION & CONTACT E-mail:[email protected] WeChat & Tel: 13450468449 |
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