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

Q420等邊角鋼軸壓桿穩(wěn)定性能研究(Ⅰ)——殘余應(yīng)力的試驗研究摘要：為研究Q420等邊角鋼軸壓桿的穩(wěn)定性能，本文進行了殘余應(yīng)力的試驗研究。通過對不同彎曲程度的軸壓桿進行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)定性能是工程項目中的重要問題，其穩(wěn)定性能取決于桿件的材料強度、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)計和制造提供了一定的參考。Ⅱ.實驗方法1.實驗材料本次實驗采用Q420等邊角鋼作為試驗材料，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.實驗設(shè)備本次實驗采用的主要設(shè)備有：X射線衍射儀、萬能材料試驗機。3.實驗步驟（1）桿件加工將Q420等邊角鋼加工成不同彎曲程度的軸壓桿，其實驗參數(shù)如下表所示：表2軸壓桿實驗參數(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射線衍射儀中進行測試，得出桿件的殘余應(yīng)力分布情況。（3）萬能材料試驗機測試將不同彎曲程度的軸壓桿放入萬能材料試驗機中進行軸壓試驗，測量軸壓桿的穩(wěn)定載荷。Ⅲ.實驗結(jié)果與分析1.殘余應(yīng)力分布情況對軸壓桿進行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)力值達到~120MPa。這說明隨著軸壓桿的彎曲程度增大，殘余應(yīng)力也會增大，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機中進行軸壓試驗，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