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H型钢不同位置及不同类型试样对拉伸试验结果的影响

2020-05-23 17:12:45 佛山市昊顺商贸有限公司 阅读

       H型钢有SS,SM,SN等多种规格,因具有抗震和相对轻便等优点而受到越来越多的关注。国家体育场、港珠澳大桥等世界瞩目的建筑均使用大量的H型钢作为梁或支架,因此H型钢的质量也成为整个建筑质量的重中之重。

       为了更好地研究H型钢产品的力学性能,深入了解不同类型试样对拉伸试验结果的影响,笔者针对不同牌号、不同规格的H型钢分别在翼缘和腹板取样,并按照JIS G0416:2006,JIS Z 2241:2011«金属材料拉伸试验方法»的要求加工成1A和1B试样进行了对比试验。


       1 试样制备

       选取牌号为SS400和SM490B相同规格的H型钢各两根,并对其进行编号。对于翼缘宽度为300mm的试样,分别制备1A及1B试样各3个。对于翼缘宽度为100mm的试样,在腹板取样加工成1A和1B试样各3个,由于翼缘宽度较窄,只取1B试样3个;具体制样方案见表1,拉伸试样宏观形貌见图1,各试样尺寸见表2。


      表1 H型钢拉伸试验制样方案



图1 H型钢拉伸试样的宏观形貌

微信图片_20200523171943.jpg

表2 H型钢拉伸试样的尺寸

微信图片_20200523172143.jpg

注:a01,a02,a03为厚度实测值;b01,b02,b03为宽度实测值。


        2   试验设备

       使用德国Zwizk公司的Z1200Y型材料试验机进行拉伸试验,该设备配备有双肩平板夹具、0.5级轴向引伸计以及0.5级载荷传感器。拉伸试验机参数设置同时符合国标及日标要求。在弹性范围至上屈服阶段,应力速率设置为15MPa·s -1;在塑性变形范围至规定强度,应变速率设置为0.0015s -1,平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定;测定屈服强度或者塑性延伸强度之后,应变速率设置为0.006s -1。


        3 试验结果与讨论

拉伸断裂后试样的宏观形貌如图2所示,各试样测试结果如表3所示。

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图2 H型钢试样拉伸断裂后的宏观形貌


表3 H型钢试样拉伸试验结果

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      可以看出同一取样部位、同一类型试样的上屈服强度、抗拉强度、断后伸长率基本相同。对于取自翼缘的试样,其断后伸长率由于横截面积不同会有所差别。根据Oliver公式,即

微信图片_20200523173007.jpg


                 式中:A为断后伸长率;S 0为试样原始横截面积;L 0为试样原始标距长度;α、m为材料相关系数。


       可知1A试样的断后伸长率约为1B试样的1.1倍。该试验所得数据与Oliver公式计算结果基本一致,但腹板1A,1B试样的屈服强度及抗拉强度均比翼缘试样的高,尤其是腹板试样的屈服强度明显高于翼缘试样的。从轧制工艺来看,在截面相同时,流到腹板或淤积在腹板上的冷却水比翼缘上的多,腹板的冷却速度快,获得的组织较细,因此强度比翼缘的高,可见试验结果也与轧制工艺相吻合。


     4 结论

      H型钢腹板试样无论是1A还是1B试样,其屈服强度及抗拉强度均明显比翼缘试样的高;拉伸试样应该尽可能在H型钢的翼缘部位取样,当试样宽度受限时则采用1B试样,测得的结果较腹板试样更具有代表性。