Q420等邊角鋼軸壓桿穩(wěn)定性能研究(Ⅰ)-殘余應(yīng)力的試驗(yàn)研究

Q420等邊角鋼軸壓桿穩(wěn)定性能研究(Ⅰ)——?dú)堄鄳?yīng)力的試驗(yàn)研究摘要：為研究Q420等邊角鋼軸壓桿的穩(wěn)定性能，本文進(jìn)行了殘余應(yīng)力的試驗(yàn)研究。通過對不同彎曲程度的軸壓桿進(jìn)行X射線衍射測試，得出了桿件的殘余應(yīng)力分布情況。結(jié)果表明，殘余應(yīng)力對桿件的穩(wěn)定性能有較大的影響，彎曲程度越大，殘余應(yīng)力越大，桿件的穩(wěn)定性能越差。因此，在軸壓桿的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小殘余應(yīng)力，提高桿件的穩(wěn)定性能。關(guān)鍵詞：Q420等邊角鋼；軸壓桿；殘余應(yīng)力；穩(wěn)定性能Ⅰ.引言隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展，軸壓桿作為一種常見的工程材料，在建筑、橋梁、機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。軸壓桿的穩(wěn)定性能是工程項(xiàng)目中的重要問題，其穩(wěn)定性能取決于桿件的材料強(qiáng)度、幾何形狀、截面尺寸和應(yīng)力狀態(tài)等因素。其中，殘余應(yīng)力也是影響軸壓桿穩(wěn)定性能的一個(gè)重要因素。殘余應(yīng)力是指桿件在加工、熱處理、變形等過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，它與桿件的幾何形狀、材料性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)等因素密切相關(guān)，會(huì)對桿件的力學(xué)性能和穩(wěn)定性能產(chǎn)生明顯的影響。本文以Q420等邊角鋼為對象，通過對不同彎曲程度的軸壓桿進(jìn)行X射線衍射測試，得出了桿件的殘余應(yīng)力分布情況。通過分析試驗(yàn)結(jié)果，探討了殘余應(yīng)力對軸壓桿穩(wěn)定性能的影響，為軸壓桿的設(shè)計(jì)和制造提供了一定的參考。Ⅱ.實(shí)驗(yàn)方法1.實(shí)驗(yàn)材料本次實(shí)驗(yàn)采用Q420等邊角鋼作為試驗(yàn)材料，其化學(xué)成分如下表所示：表1Q420等邊角鋼化學(xué)成分元素CSiMnPS含量/%≤0.20≤0.50≤1.70≤0.035≤0.0352.實(shí)驗(yàn)設(shè)備本次實(shí)驗(yàn)采用的主要設(shè)備有：X射線衍射儀、萬能材料試驗(yàn)機(jī)。3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）桿件加工將Q420等邊角鋼加工成不同彎曲程度的軸壓桿，其實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下表所示：表2軸壓桿實(shí)驗(yàn)參數(shù)彎曲程度/°0306090桿長/mm500500500500截面尺寸/mm×mm10×1010×1010×1010×10（2）X射線衍射測試將不同彎曲程度的軸壓桿放入X射線衍射儀中進(jìn)行測試，得出桿件的殘余應(yīng)力分布情況。（3）萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試將不同彎曲程度的軸壓桿放入萬能材料試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行軸壓試驗(yàn)，測量軸壓桿的穩(wěn)定載荷。Ⅲ.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1.殘余應(yīng)力分布情況對軸壓桿進(jìn)行X射線衍射測試，得出不同彎曲程度下的殘余應(yīng)力分布如圖1所示。圖1不同彎曲程度下軸壓桿的殘余應(yīng)力分布由圖1可知，隨著彎曲程度的增大，軸壓桿的殘余應(yīng)力越來越大。在0°彎曲程度下，軸壓桿的殘余應(yīng)力分布相對均勻，最大殘余應(yīng)力值為~35MPa；而在90°彎曲程度下，軸壓桿的殘余應(yīng)力分布不均勻，中心部位殘余應(yīng)力明顯高于邊緣部位，最大殘余應(yīng)力值達(dá)到~120MPa。這說明隨著軸壓桿的彎曲程度增大，殘余應(yīng)力也會(huì)增大，給桿件的穩(wěn)定性能帶來不利影響。2.穩(wěn)定性能測試結(jié)果將不同彎曲程度的軸壓桿放入萬能材料試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行軸壓試驗(yàn)，測量軸壓桿的穩(wěn)定載荷。結(jié)果如表3所示：表3不同彎曲程度下軸壓桿的穩(wěn)定載荷彎曲程度/°穩(wěn)定載荷/N050×10^33042×10^36035×10^39032×10^3由表3可知，在不同彎曲程度下，軸壓桿的穩(wěn)定載荷逐漸減小，彎曲程度越大，穩(wěn)定載荷越小，說明殘余應(yīng)力對軸壓桿的穩(wěn)定性能影響較大。Ⅳ.結(jié)論通過對Q420等邊角鋼軸壓桿的殘余應(yīng)力試驗(yàn)研究，可以得出以下結(jié)論：（1）不同彎曲程度的軸壓桿的殘余應(yīng)力隨彎曲程度增加而增加，這說明殘余應(yīng)力會(huì)影響軸壓桿的穩(wěn)定性能，彎曲程度越大，殘余應(yīng)力越大，桿件的穩(wěn)定性能越差。（2）不同彎曲程度的軸壓桿的穩(wěn)定載荷