第一篇：力学性能论文范文
再生混凝土砌块砌体力学性能试验
摘要：通过对再生混凝土砌块砌体的抗压强度和抗剪强度试验，探讨了砌体的破坏过程和破坏形态，并根据试验结果分析了再生混凝土砌块砌体强度与砌块强度和砂浆强度的关系。基于试验数据计算了再生混凝土砌块砌体的强度标准值和设计值。研究结果表明：再生混凝土砌块砌体与普通混凝土砌块砌体的力学性能基本一致，且具有较好的抗压稳定性；普通混凝土砌块砌体的抗压强度和抗剪强度计算公式适用于再生混凝土砌块砌体。
关键词：再生混凝土砌块砌体；力学性能；抗压强度；抗剪强度
0引言
将废弃混凝土加工成再生骨料从而生产再生混凝土是发展绿色混凝土的重要方向[1]。再生集料长期服役的积累损伤和破碎时的二次损伤，会造成其材性退化，其中吸水率和压碎指标的上升最为显著。在满足经济性的条件下，很难同时提高再生混凝土的工作性能和力学性能，而且再生混凝土强度的离散性较大，因此再生混凝土制品的应用范围受到了很大制约[2]。梁、柱作为结构主要承重构件，应保持较高的可靠性水平。由于很难了解再生骨料损伤对梁、柱安全性的时间效应，再生混凝土用于梁、柱构件时受到了很大限制[3]。在现有理论和工艺条件下，将再生混凝土砌块砌体作为再生混凝土的主要制品，无疑具有广阔的应用前景[12]。
目前，各国对再生混凝土砌块砌体力学性能的研究还较少。肖建庄等[4]的研究发现，再生混凝土砌块砌体的破坏过程与普通混凝土砌块砌体相似，其抗压强度低于普通混凝土砌块砌体强度。文献[5]，[6]中的研究表明，再生混凝土空心砌块砌体抗剪强度低于普通混凝土砌块砌体抗剪强度，并回归了其抗剪强度的计算公式。本文中笔者采用三排孔再生混凝土砌块，选择合理的砌块强度和砂浆强度组合，研究再生混凝土砌块砌体的力学性能，并为再生混凝土砌块砌体的应用提供了试验基础。
1试验概况
1.1试件设计
试验所用的再生混凝土砌块均为390 mm×240 mm×590 mm三排孔砌块[7]，见图1。该类砌块充分利用废弃材料，A，B类砌块中的再生骨料为破碎的废弃混凝土，再生粗骨料的取代率达到了100%，再生细骨料分别选用取代率为0%和40%制成强度等级MU10和MU7.5的承重砌块；C类砌块中的再生骨料为废弃砖渣，其配合比与B类砌块相同，强度等级为MU5，三排孔再生混凝土砌块强度如表1所示。
再生混凝土砌块砌体按照《砌体基本力学性能
Threerows Blocks砌块类别1平均抗压强度/MPa1最小抗压强度/MPa1强度等级A110.5018.211MU10B17.5316.161MU7.5C15.3114.201MU5试验方法标准》（GBJ 129—90）[8]砌筑，砌体由4块再生混凝土三排孔砌块砌成。砌块砌体抗压试件如图2（a），（b）所示；抗剪试件在抗压试件不同位置处用10 mm厚1∶3水泥砂浆抹面，如图2（c）所示。考虑砌体质量的稳定性和试验数据的离散性，在抗压强度试验中A类砌块每组3个试件，B，C类砌块每组5个试件；在抗剪强度试验中各类砌块每组均为6个试件，共设计93个试件，如表2所示。
再生混凝土砌块砌体的抗压试验在YE200A压力试验机上进行。试件采用分级加载，每级荷载为预估破坏荷载的10%。加载初期，砌体表面未出现裂缝，用于测量变形的机械千分表的读数稳步增长；试件出现第1条裂缝后，砌体进入裂缝发展阶段，其中砌体较窄的侧面陆续出现细微竖向裂缝，较宽的侧面陆续出现竖向裂缝或斜裂缝，千分表的读数大幅度增长；随着荷载的进一步增大，砌体较窄侧面的裂缝逐渐贯通，砌体被分割成几个小柱体，承载力逐渐丧失，最终压溃破坏。
通过观察再生混凝土砌块砌体的破坏形态发现，破坏裂缝主要集中在砌块顶面、两肋连接处，水泥砂浆基本处于完好状态[图3（a），（b）]。可见，再生混凝土砌块对再生混凝土砌块砌体的抗压强度具有显著影响，对砂浆的影响较小。
再生混凝土砌块砌体的抗剪强度试验采用匀速连续加载方式，加载时间控制在1～3 min。砌体由开始加载到破坏，没有明显的征兆，属于典型的脆性破坏。砌体剪切破坏都发生在水泥砂浆面处，砌块保持完好[图3（c），（d）]，可以认为砂浆强度对再生混凝土砌块砌体的抗剪强度起主要作用，且砌体单剪破坏多于双剪破坏。
根据《砌体基本力学性能试验方法标准》（GBJ 129—90），计算出再生混凝土砌块砌体的抗压强度和抗剪强度，结果如表3所示。2试验结果分析
2.1再生混凝土砌块砌体强度
大量研究表明，混凝土砌块砌体的抗压强度随图3再生混凝土砌块砌体破坏形态
Concrete Hollow Block Masonry着砌块强度的提高而增大，而砌体的抗剪强度随着砂浆强度的提高而增大。再生混凝土砌块砌体的材料组分和制作与普通混凝土砌块砌体相似，只是再生混凝土砌块砌体中的再生骨料性能比天然骨料差。根据表3中的数据，绘制出砌块强度、砂浆强度与再生混凝土砌块砌体抗压强度和抗剪强度的关系，如图4所示，由此可以大致分析再生混凝土砌块砌体力学强度与砌块强度和砂浆强度的关系。
由图4（a）可以看出：再生混凝土砌块砌体的抗压强度主要受砌块强度的影响，砌体的抗压强度随着砌块强度的提高而显著增加；不同砂浆强度的组合下，砌块强度对砌体的抗压强度的敏感性相当。由图4（b）可知，再生混凝土砌块砌体抗压强度随着砂浆强度的提高而增大，并且在不同砌块强度组合下，砂浆强度对砌体抗压强度的影响程度也不一样，表3再生混凝土砌块砌体抗压强度和抗剪强度
Hollow Block Masonry and Strengths of Mortar， BlockB类砌块砌体抗压强度对砂浆强度的敏感性明显高于A，C类砌块砌体，这种现象有别于普通混凝土砌块砌体。其原因可能是大掺量再生混凝土骨料制成的再生混凝土砌块强度较低且不稳定，弱化了砌块强度对砌体抗压强度的贡献程度，相对地提高了砂浆强度对砌体抗压强度的作用。
从图4（c）可以看出，砌块强度对于再生混凝土砌块砌体的抗剪强度的影响很小，可以忽略，这种现象和普通混凝土砌块砌体类似。从图4（d）可以看出，再生混凝土砌块砌体的抗剪强度主要受砂浆强度的影响，砂浆强度越大，再生混凝土砌块砌体的抗剪强度越大，即便在不同砌块强度的组合下，砌体的抗剪强度变化幅度基本相同，这说明再生混凝土砌块砌体抗剪强度对砌块强度的敏感性较弱。
图5为再生混凝土砌块砌体抗压试验中初裂荷载和极限荷载的关系，其中，R2为判定系数。从图5可以看出，初裂荷载和极限荷载的相关性很高，随着初裂荷载的提高，砌体的极限荷载几乎均匀提高。也就是说，不管再生混凝土砌块砌体中砌块强度和砂浆强度如何，砌体抗压的初裂荷载和极限荷载的比例基本不变，这与普通混凝土砌块砌体一致[9]，这也说明再生混凝土砌块砌体的抗压性能具有较好的稳定性，可在实际工程中广泛采用。
考虑到C类再生混凝土砌块砌体的强度较低且离散性较大，用于重要性较低的砌体结构更为合理。对于A，B类砌块砌体，有必要进一步研究其力学强度的计算公式。上述分析表明，再生混凝土砌块砌体抗压强度及抗剪强度的发展规律和内在机理与普通混凝土砌块砌体基本一致，故可采用普通混凝土砌块砌体的抗压强度及抗剪强度公式进行计算，其公式为
式中：fm，fv，m分别为砌体抗压强度和抗剪强度计算值；f1，f2分别为砌块和砂浆的抗压强度平均值；α，k1均为不同类型砌体的块材形状、尺寸及砌筑方法等因素的影响系数，对于混凝土砌块，α=0.9，k1=0.46；k2为砂浆强度不同对砌体抗压强度的影响系数，对于混凝土砌块，当f2≠0时，k2=1.0；k5为与砌体种类有关的系数，对于混凝土砌块，k5=0.069。
考虑到本试验再生混凝土砌块的尺寸和普通砌块相同，α仍取0.9；将再生混凝土砌块砌体的强度试验值进行回归分析，得出k1=0.538，高于规范中给出的0.46，文献[10]中也有类似的结果；k5回归的取值为0.079 7，同样高于规范中给出的0.069。考虑再生混凝土砌块砌体强度的离散性，使用规范中的参数取值更偏于安全。按式（1）和式（2）计算的结果如表4所示。
由表4可知，再生混凝土砌块砌体的抗压强度表4再生混凝土砌块砌体的强度试验值和计算值的比较
砌体的抗压强度及抗剪强度公式计算再生混凝土砌块砌体相应的力学强度。3再生混凝土砌块砌体的强度表达
在砌体结构设计中，需要知道材料强度的标准值和设计值。材料强度的概率分布宜采用正态分布，材料强度标准值可按概率分布0.05分位值确定。根据文献[11]，砌体强度服从正态分布，其抗压强度标准值fk可以按下式计算
由此可见，A类砌块砌体的平均变异系数为0.1，B类砌块砌体的平均变异系数为0.21，为了安全考虑，将再生混凝土砌块砌体抗压强度的变异系数取为0.21，见表3。
材料性能设计值是指材料性能标准值除以材料性能分项系数所得的值。砌体的强度设计值f是砌体结构构件按承载能力极限状态设计时所采用的强度代表值，考虑几何参数变异、计算模式不确定性等因素对可靠度的影响，其计算公式为
f=fk1γf（4）
式中：γf为砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下宜按施工质量等级为B级考虑，取γf=1.6[12]。
由于再生混凝土砌块采用高吸水率、多孔隙的再生集料，施工质量不易控制，为保证获得可靠的强度设计值，可将γf适当提高，取γf=1.7。再生混凝土砌块砌体抗剪强度的标准值和设计值计算公式同公式（3），（4），抗剪强度的变异系数取为0.19。表5为再生混凝土砌块砌体抗压强度与抗剪强度的标准值及设计值。
（1）再生混凝土砌块砌体在轴压下的破坏形态为砌体窄侧面出现贯通裂缝而被分割成柱体，最终压溃破坏；砌体的受剪破坏为砂浆层被剪坏，为脆性破坏。
（2）再生混凝土砌块砌体的抗压强度主要取决于砌块强度，同时也受砂浆强度的一定影响；砌体的抗剪强度随着砂浆强度的提高而增大，这与普通混凝土砌块砌体基本一致。
（3）再生混凝土砌块砌体抗压试验中的初裂荷载和极限荷载存在较高的相关性，两者之间的比值基本保持不变，使再生混凝土砌块砌体的抗压性能具有较好的稳定性。
（4）C类再生混凝土砌块砌体可用于重要性低的砌体结构；而普通混凝土砌块砌体的抗压强度和抗剪强度计算公式适用于A类和B类再生混凝土砌块砌体。考虑再生混凝土砌块砌体的施工质量，应适当提高其材料性能分项系数；基于试验数据，本文中计算了再生混凝土砌块砌体的强度标准值和设计值。
参考文献：
References：[1]刘数华，冷发光.再生混凝土技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
LIU Shuhua，LENG Faguang.Technology of Recycled Aggregate Concrete[M].Beijing：China Architecture & Building Press，2007.
[2]肖建庄.再生混凝土[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
XIAO Jianzhuang.Recycled Concrete[M].Beijing：China Architecture & Building Press，2008.
[3]应敬伟，肖建庄.再生骨料取代率对再生混凝土耐久性的影响[J].建筑科学与工程学报，2012，29（1）：5662.
YING Jingwei，XIAO Jianzhuang.Influence of Recycled Aggregate Replacement Ratio on Durability of Recycled Aggregate Concrete[J].Journal of Architecture and Civil Engineering，2012，29（1）：5662.
[4]肖建庄，王幸，胡永忠，等.再生混凝土空心砌块砌体受压性能[J].结构工程师，2006，22（3）：6871，19.
XIAO Jianzhuang，WANG Xing，HU Yongzhong，et al.Compressive Performance of Concrete Hollow Block Masonry with Recycled Aggregates[J].Structural Engineers，2006，22（3）：6871，19.
[5]郭樟根，孙伟民，彭阳，等.再生混凝土小型空心砌块砌体抗剪性能试验[J].南京工业大学学报：自然科学版，2010，32（5）：1215.
GUO Zhanggen，SUN Weimin，PENG Yang，et al.Shear Behavior of Small Hollow Block Masonry with Recycled Aggregate Concrete[J].Journal of Nanjing University of Technology：Natural Science Edition，2010，32（5）：1215.
[6]丁帅，孙伟民，郭樟根，等.再生混凝土小型空心砌块砌体基本力学性能研究[J].新型建筑材料，2010（4）：3840.
DING Shuai，SUN Weimin，GUO Zhanggen，et al.Study on the Fundamental Mechanical Behavior of Recycled Concrete Small Hollow Block Masonry[J].New Building Materials，2010（4）：3840.
[7]白国良，张锋剑，安昱峄，等.再生混凝土承重砌块试验研究[J].西安建筑科技大学学报：自然科学版，2011，43（1）：712，17.
BAI Guoliang，ZHANG Fengjian，AN Yuyi，et al.The Research of Recycled Bearing Concrete Hollow Blocks[J].Journal of Xian University of Architecture & Technology：Natural Science Edition，2011，43（1）：712，17.
[8]GBJ 129—90，砌体基本力学性能试验方法标准[S].
GBJ 129—90，Testing Methods of Basic Mechanical Performance of Masonry Structures[S].
[9]施楚贤.砌体结构理论与设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
SHI Chuxian.The Theory and Design of Masonry Structures[M].Beijing：China Architecture & Building Press，2003.
[10]郭樟根，孙伟民，彭阳，等.再生混凝土小型空心砌块砌体受压性能试验研究[J].建筑结构，2011，41（8）：127128，91.
GUO Zhanggen，SUN Weimin，PENG Yang，et al.Experimental Study on the Compression Behavior of Recycled Aggregates Concrete Small Hollow Block Masonry[J].Building Structure，2011，41（8）：127128，91.
[11]徐淑芳，熊仲明，韦俊.砌体结构[M].北京：科学出版社，2004.
XU Shufang，XIONG Zhongming，WEI Jun.Masonry Structures[M].Beijing：Science Press，2004.
[12]GB 50003—2011，砌体结构设计规范[S].
GB 50003—2011，Code for Design of Masonry Structures[S].
作者：朱丽华 戴军 白国良 张锋剑
第二篇：重复拉伸荷载下锈蚀钢筋力学性能
摘要：通过锈蚀钢筋重复拉伸荷载试验，分析了重复拉伸荷载作用下锈蚀对钢筋力学性能的影响，并建立了锈蚀钢筋本构关系模型.试验表明，重复荷载作用下，随着锈蚀率的增大，钢筋力学性能退化，变形能力下降，屈服平台逐渐缩短甚至消失;耗能性能降低，破坏时更加表现为脆性断裂，使得结构在地震发生时更易出现脆性破坏，甚至突然倒塌.基于试验成果本文建立了锈蚀钢筋应力应变本构关系模型，研究成果可为锈损结构耐久性、残余承载力及抗震性能评估提供技术依据.
关键词：钢筋锈蚀;重复荷载;力学性能;本构关系
混凝土结构中钢筋锈蚀是导致其耐久性失效的主要原因之一.MEHTA P K教授指出：“当今世界，混凝土结构由于耐久性损伤引起结构破坏的原因按重要性递减顺序依次是：钢筋锈蚀、寒冷地区的冻害、侵蚀环境的物理化学作用”1.当结构耐久性损伤后首先面临的问题可能是结构抗震能力的不足.钢筋混凝土结构在腐蚀与地震作用下的动力响应，不仅影响居住者的舒适性，而且影响结构的安全性和耐久性2.
由文献3-6可知锈蚀钢筋的研究对地震区的建筑结构分析很有意义.目前对锈蚀钢筋力学性能的研究主要以单调荷载试验研究为主7-15，也有对其进行有限元分析16，通过对不同锈蚀程度的钢筋进行单调拉伸试验，分析锈蚀对其力学性能的影响7-11，研究其本构关系12，少数文献研究了锈蚀钢筋的疲劳性能13-16以及钢筋锈蚀过程17和钢筋锈蚀对结构破坏模式的影响18.在地震作用下，剪力和弯矩交替作用在结构上，这种循环作用逐渐的挤压和分离保护层混凝土，最终导致钢筋成为唯一的承重构件19.地震作用下钢筋可能承受重复荷载作用，但目前未见有关锈蚀钢筋重复荷载作用力学性能研究的报道，本文则通过试验研究重复荷载下锈蚀对钢筋力学性能及本构关系的影响.
1试验方法
1.1试件制作
试验采用HRB400级钢筋，直径16 mm，共12根，长度均为500 mm，设计锈蚀率分别为：0，3%，6%，…，33%.试验前首先用天平秤取每根钢筋初重，为使得钢筋锈蚀与实际工程混凝土中钢筋的锈蚀相似，将其浇入混凝土板内，利用钢筋外加直流电源加速钢筋锈蚀.
混凝土板尺寸为550 mm×500 mm×100 mm，为了防止钢筋加载端部发生破坏，对钢筋端部采用蜡封方式进行绝缘处理.电流密度为100 μA·mm-2，当钢筋混凝土板达到预定通电时间后，关闭电源，拆除导线，通电完成后混凝土板如图1所示.将其破型后从板中取出锈蚀钢筋，如图2所示，按《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GBT 50082-2009计算锈蚀率，截面锈蚀率取游标卡尺测得的最大截面锈蚀率，见表1.试验中试件破坏截面往往发生在截面损失最严重部位，因此本文分析中所采用的锈蚀率指截面锈蚀率.
1.2重复拉伸荷载试验
试验根据《金属材料室温拉伸试验方法》GBT 228-2002进行，试验设备采用电液伺服材料试验机及数据自动采集仪，如图3所示.
重复拉伸加载试验所采用加载机制为力控制加载，即每种钢筋屈服力之前，荷载增步为一定值，在达到屈服力以后，减少荷载增量，直至破坏.重复荷载加载机制见图4.通过对试件单调拉伸力学性能可知，未锈蚀试件的屈服荷载为89.11 kN，极限荷载113.3 kN.考虑钢筋锈蚀后试件极限荷载降低，试验程序设定重复加载机制为：当程序设定荷载小于60 kN时，加载步长设定为20 kN，每次加载到设定荷载后卸载到0 kN，继续加载;超过60 kN时，加载步长设定为5 kN，每次加载到设定荷载后卸载到0 kN，继续加载，直至试件拉断.每级循环荷载的最大值和完全卸载处，程序设置持荷6 s，此时荷载基本稳定，记录下钢筋应变，并根据荷载和锈蚀最严重截面面积计算各试件弹性模量，见表1.试件拉断后，用游标卡尺量取断裂面左右5 d标距范围内的断后伸长量，计算试件的伸长率，见表1.
2试验结果
2.1破坏形态
试件断裂后发现，未锈蚀试件断裂面有颈缩现象，锈蚀试件随锈蚀率的增大，颈缩愈不明显，钢筋表现为脆性破坏.主要原因是随着锈蚀程度的提高，混凝土板表面逐渐产生锈胀裂缝，且均匀分布，导致钢筋锈蚀并不均匀，出现坑蚀现象，使得试件在其加载过程中应力集中，导致脆断.
2.2荷载变形曲线
各锈蚀试件的荷载变形曲线见图5.由各试件重复荷载下的滞回曲线可得各试件荷载位移曲线骨架线，见图6.由图6可知，随着锈蚀率的增大锈
蚀钢筋变形能力逐渐降低，屈服荷载和极限荷载逐渐减小，锈蚀率在20%左右时，屈服平台逐渐消失，甚至无明显屈服现象.
由图7可知：重复荷载下钢筋随着锈蚀程度的增加，其实际屈服强度、极限强度、伸长率及弹性模量逐渐降低;其中，实际屈服强度及极限强度变化较小，但伸长率及屈服强度退化速度相对较快，说明重复荷载下锈蚀对钢筋延性影响较大.主要原因是由于钢筋在混凝土中锈蚀不是非均匀分布，部分区域出现坑蚀现象，坑蚀的不均匀分布及坑蚀深度越大，钢筋延性退化越明显;另外，钢筋锈蚀后，钢筋内部材料晶格发生一定程度的改变19，也可能导致锈蚀钢筋脆性断裂破坏.
4重复荷载下锈蚀钢筋本构关系
4.1本构关系模型
重复荷载试验前对未锈蚀试件进行单调拉伸试验，将未锈蚀试件重复荷载骨架曲线与单调荷载曲线进行对比结果见图8.
由图8可看出，弹性阶段重复荷载下的荷载位移曲线与单调拉伸荷载下曲线一致，重复荷载下强化段与单调荷载下强化段斜率接近;另一方面，在重复荷载作用下，荷载位移曲线较早进入强化段，其屈服台阶长度要比单调荷载作用下短，其破坏位移要比单调荷载作用下小，重复荷载下试件延性有所降低.结构在重复荷载作用下，若使用材料单调荷载下的本构关系，则可能导致结构计算延性偏大，偏于不安全.
根据锈蚀钢筋重复荷载下的实验结果及力学性能退化分析可知，锈蚀钢筋力学性能发生退化，随着锈蚀率的增大钢筋变形能力降低，屈服平台逐渐缩短，当锈蚀率达到20%时屈服平台消失.
基于这一特征，本文采用图9所示的锈蚀钢筋应力应变本构关系模型——三折线模型12.当钢筋锈蚀率低于20%时，取模型图9a;当锈蚀率超过20%时，屈服平台消失，取模型图9b.
a锈蚀率<90%
b锈蚀率>20%
当锈蚀率小于20%时：对于屈服平台长度变化可近似地假设屈服平台长度随钢筋锈蚀率的增大按线性规律退化，强化应变εhc可以按式6确定.其中，ρcr为屈服平台消失时的临界锈蚀率，取为20%;未锈蚀钢筋强化应变取屈服应变的4倍20，则屈服平台段应变可取屈服应变的3倍，锈蚀后通过引入锈蚀率进行修正来考虑锈蚀对其的影响.由试验结果可知，加载过程中钢筋伸长率与应变变化趋势基本一致，故极限应变εuc取值可参考伸长率退化模型，见式7.其中，未锈蚀钢筋极限应变，可取屈服应变的25倍20，锈蚀后通过引入锈蚀率进行修正来考虑锈蚀对其影响
知：钢筋未锈蚀直至锈蚀率达到20%时，随着锈蚀率的增大钢筋变形性能逐渐减小，屈服平台逐渐缩短直至消失，这与试验结果一致;另外，随着锈蚀程度的增大，屈服点变得愈加不明显当荷载达到极限荷载时，钢筋突然断裂.
5结论
基于锈蚀钢筋重复拉伸荷载试验，分析了锈蚀对钢筋力学性能影响以及本构关系的变化，得出的主要结论如下：
1由于钢筋在混凝土中的锈蚀不是均匀分布，部分区域发生坑蚀现象，坑蚀的不均匀分布及坑蚀深度越大，钢筋延性退化越明显;钢筋锈蚀后，钢筋内部材料晶格发生一定程度的改变，导致了锈蚀钢筋脆性断裂破坏.
2锈蚀使得钢筋变形能力降低，屈服平台逐渐缩短，破坏时颈缩愈不明显;随着锈蚀率的增大，钢筋力学性能逐渐降低，其中弹性模量降低更为迅速，锈蚀对钢筋延性影响较大，另外，重复拉伸荷载作用下钢筋随着锈蚀程度的增加，耗能性能降低，导致结构能量存储能力不足，抗震性能下降，在地震时发生脆性破坏.
3基于试验结果本文建立了锈蚀钢筋应力应变本构关系模型，研究结果可为锈损结构耐久性、残余承载力及抗震性能评估提供技术依据.
参考文献
1MEHTA P K. Durability of concretefifty years of progressCIDORN G M. International Symposium，SP-126，American Concrete Institute，Detroit，1991：l-31.
2LIU Tiejun， LI Jilong， OU Jinping. High damping concrete and seismic behaviorCThird International Conference on Construction Materials. Vancouver， Canada：2005：365-373.
3APOSTOLOPOULOS C A. The Influence of corrosion and crosssection diameter on the mechanical properties of B500c steelJ. Journal of Materials Engineering and Performance，2009，18：190-195.
4梁岩，罗小勇.耐久性损伤钢筋混凝土结构抗震性能研究进展J.地震工程与工程振动，2014，322：1-7.
LIANG Yan，LUO Xiaoyong. Research progress in seismic behavior of durability damage RC structuresJ .Earthquake Engineering and Engineering Vibration，2014，322：1-7.In Chinese
5BERTO L， VITALIANI R， SAETTA A，et al Seismic assessment of existing RC structures affected by degradation phenomena J.Structual Safety， 200931：284-297.
6梁岩，罗小勇.耐久性损伤钢筋混凝土结构抗震分析参数研究J.建筑结构，2013，438：69-73.
LIANG Yan，LUO Xiaoyong. Research on seismic parameter of reinforced concrete structures with durability damage J. Building Structure，2013，438：69-73.In Chinese
7ALMUSALLAM A A， ALMUSALLAM. Effect of corrosion on the properties of reinforcing steel barsJ. Construct Ion and Building Materials，20015：361-368.
8APOSTOLOPOULOS C A. The influence of corrosion and crosssection diameter on the mechanical properties of B500c steelJ. Journal of Materials Engineering and Performance，2009，18：190-195.
9惠云玲，林志伸，李 荣.锈蚀钢筋性能试验研究分析J.工业建筑，1997，276： 10-13.
HUI Yunling， LIN Zhishen，LI Rong. Experimental study and analysis on the property of corroded rebarJ. Industrial Construction，1997，276： 10-13.In Chinese
10袁迎曙，贾福萍，蔡跃.锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化模型J.土木工程学报，2001，343：47-52.
YUAN Yingshu JIA Fuping， CAI Yue. The structural behavior deterioration model for corroded reinforced concrete beamsJ. China Civil Engineering Journal，2001，343：47-52.In Chinese
11吴庆，袁迎曙.锈蚀钢筋力学性能退化规律试验研究J.土木工程学报，2008，4112：42-47.
WU Qing， YUAN Yingshu. Experimental study on the deterioration of mechanical properties of corroded steel barsJ. China Civil Engineering Journal， 2008，4112：42-47.In Chinese
12张伟平，商登峰，顾祥林.锈蚀钢筋应力应变关系研究J.同济大学学报，2006，345：586-592.
ZHANG Weiping，SHANG Dengfeng，GU Xianglin. Stressstrain relationship of corroded steel barsJ. Journal of Tongji University，2006，345：586-592.In Chinese
13APOSTOLOPOULOS C A. Mechanical behavior of corroded reinforcing steel bars S500s tempcore under low cycle fatigue J. Construction and Building Materials，2007，21：1447-1456.
14张伟平，李士彬，顾祥林，等.自然锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳试验J.中国公路学报，2009，222：53-58.
ZHANG Weiping，LI Shibin，GU Xianglin，et al. Experiment on axial tensile fatigue of naturally corroded steel barJ. China Journal of Highway and Transport ，2009，222：53-58.In Chinese
15李士彬，张伟平，顾祥林，等.加速锈蚀钢筋的疲劳试验研究J.铁道学报，2010，325：93-97.
LI Shibin，ZHANG Weiping，GU Xianglin，et al. Experimental study on fatigue properties of corrosion accelerated steel barsJ. Journal of Railway，2010，325：93-97.In Chinese
16范颖芳，周晶.考虑蚀坑影响的锈蚀钢筋力学性能研究J.建筑材料学报，2003，63：248-252.
FAN Yingfang，ZHOU Jing. Mechanical property of rusty rebar considering the effects of corrosion pitsJ. Journal of Building Materials，2003，63：248-252.In Chinese
17卫军，张萌，董荣珍，等. 钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式影响的试验研究J. 湖南大学学报：自然科学版，2013，4010： 15-21.
WEI Jun， ZHANG Meng， DONG Rongzhen，et al. Experimental research on the failure mode of concrete beam due to steel corrosionJ. Journal of Hunan University：Natural Sciences，2013，4010： 15-21.In Chinese
18姬永生，申建立，王磊，等.混凝土中钢筋锈蚀过程非氧扩散控制的试验研究J.湖南大学学报：自然科学版，2012，393： 11-16.
JI Yongsheng， SHEN Jianli， WANG Lei，et al. Experimental study of the process control of reinforcement corrosion in concreteJ.Journal of hunan University：Natural Sciences ，2012，393： 11-16.In Chinese
19SHIGERU H.Retrofitting of reinforced concrete moment resisting frames supervised by parkR. TANAKA H. ISSN0110-3326，1995.
20吴庆.基于钢筋锈蚀的混凝土构件性能退化预计模型M.徐州：中国矿业大学出版社，2009：77-91.
WU Qing. Concrete member performance degradation prediction model based on corrosion of steel barM.Xuzhou：China Mining University Press，2009：77-91.In Chinese
作者：罗小勇等
第三篇：船用6082铝合金静态力学性能测试
摘要：由于6082铝合金具有多种优良性能，因而被广泛应用于工程实践。本文以船用6082铝合金为研究对象，通过多种试验手段与试验设备，测试其静态力学性能，最终获得了材料的弹性模量、抗拉强度、切变模量以及洛氏硬度等力学参数。结果表明船用6082铝合金的各项力学性能指标总体上均高于一般铝合金材料。本文工作为该种材料的实际工程应用提供了重要的试验数据，具有重要的工程意义。
关键词：6082铝合金 静态 力学性能 测试
6082铝合金属于A1-Mg-Si系，具有中等强度，较好的耐蚀性，良好的加工性能，广泛用于大型焊接结构件，航海用零件及模具加工用坯料[1, 2]。在铝合金材料的生产过程中，经常采用不同的热处理、挤压成型、冷作硬化等加工手段，使其具有较好的力学性能以适用于各种特殊用途。因此，在铝合金投入使用之前对其力学性能进行测试显得尤为重要。
本文的测试对象为经挤压处理的船用固溶时效-T6状态6082铝合金，其屈服强度和抗拉强度与典型6082铝合金相比有明显提高，而其伸长率则有所减小，体现了冷作硬化的效果。利用各种试验设备，对标准试件进行拉伸试验、扭转试验、弯曲试验、洛氏硬度试验，得到了该种6082铝合金材料的弹性模量、抗拉强度、抗扭强度、洛氏硬度等静态力学参量，为该种材料的工程应用提供重要的试验数据。
1 试验
1.1 试件及试验设备
拉伸试验以及扭转试验采用10短比例试样[3, 4]，图1即为试样加工图纸，试验段直径公差0.04mm。
弯曲试验参照国标确定试样形状[5]，如图2所示。硬度试验要求样品有两个平行平面即可[6]。
拉伸和弯曲试验的试验设备采用长春试验机研究所生产的CSS-44100型电子万能试验机。载荷量程为100kN, 分辨力为10N。应变式引伸计标距为50mm，量程25mm，分辨力0.001mm。
扭转试验设备为长春试验机研究所生产的ND-500型扭转试验机。载荷量程为500Nm，分辨力为0.1Nm，转角分辨力为0.1°。
硬度试验采用上海集敏公司生产的HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计。
1.2 试验方案
拉伸试验、扭转试验以及弯曲试验均取3件试样进行测试。硬度试验在1件试样上取6个测点进行测试。如果测试结果具有较好的重复性，则认为测试结果可靠，如果结果不具有较好的重复性，则需要增加试样及测点数量，进一步进行测试。
拉伸试验采用横梁位移控制模式加载，横梁位移速度5mm/min。扭转试验采用夹头旋转角度控制模式加载，弹性变形阶段加载速度为20°/min，塑性变形阶段加载速度为100°/min。该种铝合金材料具有较强的塑性变形能力，弯曲试验为90°冷弯。铝材一般质地脚软，硬度试验主要测试其洛氏硬度HRA值，采用120°圆锥金刚石压头，载荷588N。
2 测试结果
拉伸试验得到船用6082铝合金的静态拉伸力学参数如表1所示。由表1可以看出，拉伸试验结果具有较好的重复性。对3组试验结果取均值，可认为规定非比例延伸强度Rp0.2为262.7MPa;抗拉强度Rm为309.1MPa;断后伸长率A为16.4%;断面收缩率为43.4%，弹性模量E为73GPa。
扭转试验得到船用6082铝合金的静态扭转力学参数如表2所示。由表2可以看出，扭转试验结果具有较好的重复性。对3组试验结果取均值，可认为切变模量G为27.04GPa;屈服扭矩Ts为34.97Nm;抗扭强度b为256.1GPa;剪切屈服点s為178.2MPa，断裂转角为574.2°。
弯曲试验的测试结果如表3所示，测试结果具有良好重复性。结果表明船用6082铝合金具有非常强的塑性变形能力。
测得船用6082铝合金的洛氏硬度HRA值如表4所示。取平均值认为该种材料的洛氏硬度HRA值为30.2。
3 结语
本文针对船用铝合金6082原材料，参照各类相应的国家标准试验方法，设计加工了各种力学测试的标准试样，对其基本的力学性能进行了多种试验内容。测试得到了6082铝合金的拉伸性能参数抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率和弹性模量，扭转性能参数抗扭强度、扭转屈服点/切变模量和断裂扭转角，以及材料的洛氏硬度HRA的数值。
本文测试结果表明船用固溶时效-T6状态6082铝合金的各项力学性能指标总体上均高于一般铝合金材料的性能参数。测试结果总体上具有较好的重复性，表明材料的材质均匀，性能稳定。而在90冷弯测试中，试样受拉外侧出现很大的塑性变形痕迹，但未出现可见裂纹。表明该型材具有良好的塑性变形能力，适合挤压成型和加工。
本文测试的船用6082铝合金的各项静态力学参数为该种材料的实际工程应用提供了重要的试验数据，本文工作具有较为重要的工程意义。
参考文献
[1] 马英义, 宛亚坤, 王景新. 6082铝合金热轧工艺研究[J]. 轻合金加工技术. 2000, 28(6): 11-12.
[2] 罗钧, 倪希. 6082铝合金挤压铝型材生产工艺研究[J]. 冶金丛刊，2007, 4: 4-5.
[3] GB/T 228-2002，金属材料室温拉伸试验方法[S]. 2002.
[4] GB/T 10128-2007，金属材料室温扭转试验方法[S]. 2007.
[5] GB/T 232-1999，金属材料弯曲试验方法[S]. 1999.
[6] GB/T 231.1～3-2002，金属洛氏硬度试验[S]. 2002.
作者：王轶松