常用建筑钢筋材料高应变率力学性能研究

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1、常用建筑钢筋材料高应变率力学性能研究黄晓莹土木工程与建筑学院建筑与土木工程陶俊林（教授）胡文军（研究员）2015424ClassifiedIndex:TU375.1U.D.C:624SouthwestUniversityofScienceandTechnologyEngineeringMasterDegreeThesisStudyOnMechanicalPropertiesofThreeCommonlyUsedSteelBarsInHighStrainRateCandidate:HuangXiaoyingCollege:Scho

2、olofCivilEngineeringandArchitectureSpeciality:ArchitecturalandCivilEngineeringSupervisor:TaoJunlin(Professor)Extramuralsupervisor:HuWenjun(Researcher)Apl.24,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机

3、构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要HPB235、HRB335和HRB400钢筋是现有钢筋混凝土结构中常用的钢筋材料，同时也是其主要受

4、力材料之一。通常在结构设计中，施加到这三种钢筋上的载荷为静态或者准静态的。而在遭遇恐怖袭击、燃气管道爆炸等特殊情况下，钢筋混凝土结构会受到动态载荷的作用。此时，作为主要受力材料的钢筋不可避免地也会受到动态载荷的影响。研究钢筋混凝土结构组成材料之一的钢筋材料在动态载荷作用下的力学性能，对于研究钢筋混凝土结构整体在动态载荷作用下的力学响应有重要意义。因此，本文对三种常用的建筑钢筋材料进行了以下的研究：(1)利用万能材料试验机分别对三种常用钢筋材料进行应变率为-4-16×10s的准静态拉伸试验研究,获得钢筋材料准静态的力学性能，为动态

5、试验以及本构参数拟合提供参考。(2)分别采用SHPB试验装置和旋转盘冲击拉伸系统对常用建筑钢筋材料-1-1的试件进行应变率为160s~2000s的动态压缩、动态拉伸试验研究。分析处理试验数据，得到应变率对三种常用钢筋材料力学性能的影响规律：①随着应变率的增大，三种钢筋材料的屈服应力明显增大。静载屈服强度越高的钢筋材料对应变率的敏感程度越低。*②三种钢筋材料的屈服应力随等效塑形应变率的变化规律为：**k(1Cln)，其中C和k为材料参数，为参考应变率下的屈服应yy0y0力。-1-1③三种钢筋材料的塑性硬化模量在应变

6、率为160s~2000s范围内随应变率的增加而减小，且随ln(/)呈线性变化。0(3)通过大量的数据分析，论证了冲击拉伸试件试验段计算长度的取值，该值应为试件中间平直段和弧线段总长。(4)对Johnson-Cook本构模型进行改进，并获取了三种钢筋材料改进后的Johnson-Cook本构模型参数。改进后的Johnson-Cook本构方程为：nk**(AB)(1Cln)将改进后的Johnson-Cook本构模型与拉伸、压缩试验数据做对比，模型拟合值与试验值的平均偏差都在6%以内，说明本文所改进的Johnson-C

7、ook本构模型对三种钢筋材料是适用的，且所获取的本构模型参数是合理正确的。西南科技大学硕士研究生学位论文第II页关键词：钢筋SHPB旋转盘冲击拉伸试验系统应变率Johnson-Cook本构模型西南科技大学硕士研究生学位论文第III页AbstractHPB235,HRB335andHRB400arecommonlyusedmatericalsinexistingreinforcedconcretestructures,andtheyarealsooneofthemainbearingmaterialintherenforcedco

8、ncretstrutures.Inthestructuredesign,theloadappliedtothethreekindsofsteelbarsisusuallystaticorquasi-static.However,itwillprobablysuf