冷弯成型历程使钢材服从强度行进

　1 问题提出冷弯成型历程使钢材服从强度行进，且很多尝试结果标明，冷弯薄壁型钢(我国薄钢尺度[1]和《冷弯薄壁型钢布局规划手册》[2]中，习气上把壁厚不跨越 6mm 的冷弯型钢称为冷弯薄壁型钢)的服从强度可行进 50%以上。我国《冷弯薄壁型钢布局手艺尺度》中，考虑冷弯效应强度行进的强度规划公式仅局限于冷弯薄壁型钢。光鲜明显，要奉行冷弯型钢加倍普遍地应用于建筑布局中，有需要打破 6mm 这一面厚的束厄局促。因而，钻研冷弯厚壁(本文把厚度年夜于 6mm 的称作为厚壁)型钢冷弯效应，尤其是钻研冷作硬化强度行进值及其在规划中得当的运用法子，具有严重的实际意义。2 尝试钻研2.1 尝试简介本文尝试政策为冷弯厚壁型钢方(矩)形管中切取的弯角和平板板件、方(矩)形管短柱和响应的母材板件，各板件均沿管长标的目的切取，总试件数为 84 个。其间，冷弯厚壁型钢系由母材卷板经压弯成型，单缝高频对焊而成空心方(矩)形钢管。试件分为两组，每一组中有三个厚度，即 8mm、10mm 和 12mm；每一组钢管或短柱的截面尺度各不不异。尝试资料均为一般碳素钢(Q235－B)。试样加工前作校直处置，弯角均为 90°圆心角。尺度试样如图 1 所示，其间图(a)标明加工后的平板和母材试样法子，即板状带头长份额试样[3].图(b)标明从方(矩)形管中截取的弯角尺度试样，切去了平行段的直边部门，取弯角的盘曲中间部门[4].短柱试件将两头整平，上端加盖板后在 500 吨尝试机长进行轴压尝试。2.2 板件尝试结果分解冷作硬化使资料的服从强度有所行进，但一路资料的延长率将会下降。可以或许觉得，钢材服从强度的行进是以牺牲资料的塑性变形才能为价值的。一路钢材的弹性模量也将会遭到冷弯效应的影响。表 1 中列出了各板件的强度值及其行进值和延长率值；表 2 中列出了部门板件的弹模值。表中试件编号的个字母 A、B 分袂标明、第二批资料；第二个字母 O、B 和 J 分袂标明母材、平板板材和弯角板材；8、10 和 12 为板件厚度值，单元为 mm。表 1 中服从强度 σ s和延长率10δ 均为尝试均值，其间母材值为 3 块母材板件平均值，平板和弯角板材值则为 4 块板件平均值。强度行进为平板和弯角服从强度相关于母材服从强度行进百分比。表中数据标明：1)平板试件的服从强度行进值一般在 3%～5%，服从强度没有光鲜明显的行进；弯角部门强度行进则很光鲜明显，一般在 30%～50%。2)母材的延长率跟着厚度的添加而添加，且各组资料都对劲 Q235－B 钢材的机械机能要求[5]，即 22％10δ ≥；冷弯成型后，各类厚度的平板板材的延长率比母材延长率削减较小，平均削减值约为 2%～5%。实践上，这一平均值还包含了高频对接焊缝的影响；弯角板材延长率下降的升沉较年夜，且延长率的值一般不跨越 10%。2.4 尺度核算全截面服从强度与短柱试测值分解在短柱尝试中，为使短柱只发生压曲损坏而不致发生全体勉强掉稳，短柱不克不及太长，可是，为使其与从统一型材上截得的较长构件具有不异的剩下应力求形，短柱也不克不及太短，需求有得当的长度。一般冷弯型钢短柱的长度 L 需求对劲下述要求[8，9]：L ≥ 3h、minL ≤ 20r，式中，h 为型钢截面的年夜尺度，rmin为截面的小反转展转半径。本文尝试的短柱名义长度为 900mm。短柱尝试的对等分两个阶段，即几许对中和物理对中[4，9]。为顾及以往的尝试习气并与普钢的轴心压杆尝试法子获得一路，以便于尝试值与其他法子核算值的比力，此次短柱尝试中以“物理对中”为主。两种公式的核算结果以及短柱尝试实测值列于表 3。其间公式(1)中的f取母材服从强度尝试值。表中 A、B 标明、第二批资料；Z 标明短柱；8、10 和 12 分袂为厚度；C 为弯角面积和全截面面积的比值。各强度均为三根短柱试件平均服从强度，单元为 MPa。短柱试件中，全数弯角的相对盘曲半径(表里表盘曲半径与厚度的比值)为 1.5 摆布。从表 3 中的数据可以或许看出：1) 两组资料的母材试件的服从强度实测值均在 260MPa 摆布，各值相差很小，分歧厚度的资料强度相差很小。2) 批短柱试件中，三种厚度尺度的短柱试件强度实测值分袂为母材服从强度的1.159、1.407 和 1.371 倍，而第二批短柱试件则分袂为 1.208、1.175 和 1.178 倍。10mm 和12mm 厚的批矩形截面的短柱试件强度相关于母材服从强度行进值普遍年夜于第二批方形截面短柱试件，其原因一是因为批试件的长度普遍小于短柱试件长度的下限要求；其二，可从方(矩)形截面短柱的各边之间的彼此支撑(彼此束厄局促)结果考虑。第二批试件厚度为 10mm 和 12mm 的方形截面短柱试件，截面尺度为 300mm×300mm，短柱四面平板部门较宽，而批短柱截面均为 320mm×200mm，当厚度相一路，尽管矩形管两长边稍年夜于方管板宽，可是，两短边却好比管小得多。全体说来，矩形管四边的彼此支撑结果好比管年夜，所以，统一厚度时，矩形截面全截面强度行进年夜于方管截面。3) 统一批短柱试件中，当截面尺度相一路，厚度越年夜，短柱全截面强度行进就越年夜。第二批试件中的 8mm 厚的短柱强度行进 20.8%，年夜于批的 8mm 厚的矩形短柱 15.9%。可以或许申明，强度的实践行进值与中截面的周长 l 是成反比的，这一点与公式(1)是一路的。4) 运用国表里冷弯型钢尺度公式，即我国《冷弯薄壁型钢布局手艺尺度》中的考虑冷弯效应强度行进时的规划公式即式(1)和北美、澳年夜利亚及新西兰冷弯型钢规划尺度中考虑强化全截面屈强度规划公式即式(3)核算时，统一截面法子的短柱，全截面服从强度与壁厚成正比。而且，公式(3)的核算结果较公式(1)的结果小。5) 尽管，公式(1)和公式(3)核算所得全截面强度值都比短柱尝试实测值小，可是，从表中还可以或许看出，跟着厚度的添加实测全截面强度行进的添加率(1.178/1.175＝1.003)比公式(1)和公式(3)核算的强度添加率(1.165/1.131=1.030；1.164/1.124=1.037)小。所以这两种公式若直接用于厚壁型钢的强度规划时，都不太适合，尤其是关于厚度较年夜的型钢。3 定论与主张1) 本次尝试成功地获取了各板材试件的服从强度，并得出平板和弯角板材冷弯效应强度行进值、冷弯效应对板件延长率及弹模的影响。2) 板材尝试和短柱尝试结果标明，冷作硬化历程使冷弯型钢资料服从强度获得行进，短柱全截面强度行进值一般在 15.9～40.7%，这一强度行进确有运用价值。3) 跟着厚度的添加和截面尺度的添加，选用国表里尺度中的规划公式核算全截面服从强度都不太适合。依据以上定论，本文提出如下主张：1) 依据国表里两种核算法子比拟较的结果，且考虑到我国尺度更能适合我国出产的钢材的性质，所以主张对我国《冷弯薄壁型钢布局手艺尺度》中考虑冷弯效应强度行进的规划公式进行批改。2) 由尝试结果标明，统一种截面法子的短柱，跟着厚度的添加，短柱全截面强度是增年夜的，因而，在批改公式时应确保随厚度的添加，强度行进值的运用也是增年夜的。3) 考虑到截面法子相一路，跟着厚度的添加，全截面强度行进的添加率是减小的，所以所提出的批改函数应该是厚度 t 的减函数。4) 主张批改公式时可以或许以厚度为 12mm、截面为方形的这一晦气的环境为一束厄局促前提，而且，为了表现薄壁和厚壁的均衡过渡，应该考虑到 6mm 的风雅管依然可以或许运用薄钢公式。5) 所提出的公式应该适合多种法子的相对盘曲半径、分歧弯角数量的启齿或闭合截面法子。 TAGS:冷弯成型历程使钢材服从强度行进