開(kāi)孔鋼板拉伸試驗(yàn)研究★

周 超

(東莞理工學(xué)院城市學(xué)院，廣東 東莞 523419)

0 引言

鋼板開(kāi)孔在鋼結(jié)構(gòu)中是一個(gè)不可避免的問(wèn)題，例如螺栓孔，管道線路孔等。鋼板的開(kāi)孔必然會(huì)影響鋼板的性能，國(guó)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了一定的研究，主要研究不同孔徑大小，開(kāi)孔位置和形狀以及不同荷載作用對(duì)板屈曲和承載力的影響[1-5]。國(guó)內(nèi)學(xué)者季小蓮對(duì)開(kāi)孔板進(jìn)行試驗(yàn)研究，提出抗剪設(shè)計(jì)建議[6]，周超對(duì)開(kāi)孔鋼板建立有限元模型，分析開(kāi)孔對(duì)鋼板抗拉剛度的影響[7]。

本文主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，研究了開(kāi)孔的位置、孔徑大小、數(shù)量以及孔間距對(duì)板的抗拉承載力的影響。

1 試驗(yàn)

1.1 試件設(shè)計(jì)

試件采用矩形鋼板，尺寸為200 mm×100 mm，開(kāi)孔數(shù)量不同，開(kāi)一個(gè)孔的鋼板，孔的中心位于鋼板的中心，開(kāi)兩個(gè)孔的鋼板，兩孔沿中線對(duì)稱布置(見(jiàn)圖1)，孔直徑為d，間距用m表示，試件總數(shù)為12個(gè)，鋼材的等級(jí)采用Q235級(jí)。由于是對(duì)鋼板進(jìn)行拉伸，故沿鋼板長(zhǎng)度方向各留70 mm，便于試件夾持。

1.2 試件加載及數(shù)據(jù)采集

試件在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸，鋼板兩端被實(shí)驗(yàn)機(jī)夾持牢固，如圖2所示。在鋼板開(kāi)孔和應(yīng)力較大處貼應(yīng)變片，采集應(yīng)力數(shù)據(jù)以判斷鋼材的屈服和破壞，用位移計(jì)測(cè)量鋼板拉伸的長(zhǎng)度。加載過(guò)程中，試件發(fā)生明顯的破壞或者頸縮現(xiàn)象停止加載。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 孔直徑大小

對(duì)開(kāi)孔直徑不同的鋼板拉伸，得到每個(gè)鋼板破壞時(shí)的荷載即作為鋼板的抗拉承載力，不同開(kāi)孔直徑的鋼板的抗拉承載力如圖3所示。圖3中可以看出開(kāi)孔直徑越大，鋼板的抗拉承載力越低，鋼板的力學(xué)性能越弱。

2.2 兩開(kāi)孔間距

鋼板開(kāi)兩個(gè)孔，對(duì)其進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，得到鋼板拉伸時(shí)的破壞荷載，如圖4所示。圖4中可以看出，隨著兩孔間距的變化，鋼板的抗拉承載力變化不大。

2.3 開(kāi)孔數(shù)量

在開(kāi)孔面積相同的情況下，在鋼板上分別開(kāi)一個(gè)直徑為40 mm的孔和兩個(gè)直徑為28 mm的孔，兩孔的間距分為40 mm和80 mm兩種情況。對(duì)上述鋼板進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，得到開(kāi)一個(gè)孔的鋼板抗拉承載力為364 kN，開(kāi)兩個(gè)孔間距為40 mm 的鋼板的承載力為442 kN，開(kāi)兩個(gè)孔間距為80 mm的鋼板的承載力為436 kN，由此可以判定，在開(kāi)孔面積相同情況下，開(kāi)孔數(shù)量越多，鋼板的抗拉承載力越強(qiáng)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)開(kāi)孔鋼板進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，主要研究了孔徑大小、開(kāi)孔間距和孔徑數(shù)量對(duì)鋼板的抗拉性能的影響。開(kāi)孔直徑越大，對(duì)鋼板的抗拉承載削弱越大；開(kāi)孔間距在一定的范圍內(nèi)對(duì)鋼板的抗拉性能影響較??；在開(kāi)孔面積相同情況下，開(kāi)孔數(shù)量多的鋼板性能優(yōu)于開(kāi)孔數(shù)量少的鋼板。

參考文獻(xiàn):

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[6] 季小蓮，劉陽(yáng)軍，吳耀華.平板開(kāi)孔式抗剪件的受力性能研究[J].鋼結(jié)構(gòu)，2012，27(9):23-26.

[7] 周 超，肖紅飛.開(kāi)孔鋼板的平面彈性抗拉剛度研究[J].鋼結(jié)構(gòu)，2016，31(6):23-27.