循环加载性能及骨架曲线分析

图 6-7 为所有 Q460C 钢材试件循环加载制度下的应力-应变曲线，表6-7为相应试件的力学性能统计。试件 BM3-1～BM3-4 等 4 种对称循环加载制度的曲线饱满，表明抗震性能良好;随着应变增加，后期应力也不断上升，发生循环硬化，最后逐渐稳定;滞回圈数越多，延性下降越多，每一圈的受压切线模量也会有所递减。试件 BM3-4 经过预加的塑性拉应变后，压缩屈服应力小于图6-5（b）所示单向压缩屈服应力，每级循环2 圈的试件 BM3-2 下降更多;试件 BM3-3 经过预加的塑性压应变后，拉伸屈服应力小于图6-5（a）所示的单向拉伸屈服应力，出现包辛格效应，反映了钢材在塑性应变作用下的各向异性。从表 6-7 中可以看出，试件 BM3-2、BM3-3 的应变ε.和ε， 比试件 BM3-1、BM3-4 的小，其中 BM3-2 由于每级循环2 圈，循环塑性累积损伤较重，延性急剧下降;试件表面未处理的试件 BM3-4 最大强度和断裂强度以及相应的应变值都比有相同加载制度但表面经过铣床处理的试件 BM3-1 大，滞回能量也更高。等幅加载的试件 BM4-1 经过17 圈等幅加载，断裂时应变为1.93%，为所有试件中延性最差的一组。试件 BM5-1 的加载方式和 BM3-1 的刚好相反，但从图6-7 中两者的滞回曲线和表 6-7中两者的循环参数来看，它们的滞回性能和延性有差别。试件 BM6-1 初始拉伸时，弹性段很短且未出现屈服平台，这具有一定的偶然性，但后期加载和卸载时的斜率基本一致。初始应变更大的试件 BM8-2 后期应力增加更少，这说明试件的滞回性能与先前的加载史有一定关系;但同时已有研究表明，如果在足够多的常应变幅作用下，不论先前加载史如何，滞回曲线的最大应力最终都会趋于循环应力-应变骨架曲线上与该应变幅相对应的应力。

钢材在循环荷载作用下的塑性变形也可以从试件的断口微观形貌特征上观察。Q460C钢材试件断口的电镜扫描图如图 6-8 所示，在图中可以看到一些大小不等的圆形或椭圆形的凹坑———韧窝，这种情况下一般可判断为延性断裂。循环加载试件与单调加载试件相比，塑性变形越大，韧窝更大更深。

图6-9 为所有 Q460D 试件循环加载应力-应变曲线。上一级加载的应力、应变值、应变幅及当前加载循环的起始应变都影响下一循环。试件 H3-1 和 H3-2 在第1圈出现屈服点现象后，应力下降并经历短暂平台;随着圈数增加，循环硬化出现，后期应力提高不明显，与图6-6（b）的单向压缩曲线相比，先拉后压加载制度下曲线的最大压应力有所退化，出现包辛格效应。