疲劳试验资料。.doc

腐蚀钢构件的疲劳性能退化试验方案 一、试验概述： 本试验主要利用西安建筑科技大学东校区厂房拆除的锈蚀构件来研究锈蚀状态对轴向、平面纯弯疲劳性能的影响。试验在西安交通大学金属材料强度实验室进行，共分为两组，即室温下的轴向疲劳试验和平面纯弯疲劳试验，拟做76根构件的疲劳试验（其中锈蚀构件的轴向疲劳32根、未锈蚀构件的轴向疲劳6根，锈蚀构件的平面纯弯疲劳32根，未锈蚀构件的平面纯弯疲劳6根），以研究锈蚀程度以及锈坑分布不同对疲劳性能的影响。 试验分为六个部分：第一部分是锈坑的检测，对除锈后的构件通过显微镜、千分尺等仪器检测蚀坑形状、直径、深度，通过大量数据，研究自然锈蚀状态下蚀坑的规律性，并找到锈蚀的表征方法；第二部分是材性检测，用来推算锈蚀前钢筋的密度和化学成分；第三部分为静力性能试验，用来测定所用钢材的力学性能；第四部分是锈蚀构件及未锈蚀构件在室温下进行轴向疲劳试验，用于考察锈蚀对轴向疲劳性能的影响；第五部分是锈蚀构件及未锈蚀构件在室温下进行平面纯弯疲劳试验，用于研究锈蚀对平面纯弯疲劳性能的影响；第六部分是断口分析，利用金相显微镜和电子显微镜对钢材断口进行分析，找出疲劳源。 二、材性检测： 从自然腐蚀L75*8的角钢和热轧轻型12号工字钢中各切取一块，用质量分数为 12 %的盐酸溶液对锈蚀试件进行酸洗，清除表面的锈蚀产物，然后经清水漂洗后用石灰水中和，再以清水冲洗、烘干后在西安建筑科技大学材料实验室做钢材密度和化学成分检测，测量出的密度做为锈蚀前钢材密度。 三、锈蚀检测： 从自然腐蚀L75*8的角钢和热轧轻型12号工字钢各中抽取一部分，用质量分数为 12 %的盐酸溶液对锈蚀试件进行酸洗，清除表面的锈蚀产物，然后经清水漂洗后用石灰水中和，再以清水冲洗、烘干，烘干后观测蚀坑形状，并给蚀坑编号，在显微镜下，用千分尺分别测量每个蚀坑直径，然后将蚀坑垂直剖开，测量每个蚀坑深度，通过大量蚀坑直径、深度数据，拟找出自然锈蚀状态下两者之间的关系。 四、 静力性能试验： 材性试验为单向拉伸试验，用来测定钢材在单向受拉状态下的力学性能—屈服强度、极限强度，为分析试验结果提供材性参数。 试件制作： 试件的原始标距L0与平行长度的原始横截面积S0之间关系为，其中取5.65，S0取用最小横截面面积（在标距的两端及中间三处测量宽度和厚度，取用三处测得的最小横截面），原始标距不应小于15 mm，试件的平行长度LC为LC≥L0+1.5，夹持端和平行长度之间的过渡弧的半径R≥12 m，试件宽厚比不超过 8:1。 试件取四组，每组3根构件，共12根，其中两组（一组试验，一组备用）从自然腐蚀L75*8的角钢一侧切取，另两组（一组试验，一组备用）从自然腐蚀热轧轻型12号工字钢的腹板上切取。L75*8的角钢从一侧切取，厚度a为8 mm，b取20 mm，L0取70 mm，LC取90 mm，过渡弧的半径R取20 mm；热轧轻型12号工字钢切除腹板两边弧形部分，腹板厚度a为4.8 mm,b取20 mm，L0取55 mm，LC取70 mm，过渡弧的半径R取20 mm，具体形状及尺寸见图1、2所示： 图1 厚度为8mm材性试件（取自角钢） 图2 厚度为4.8mm材性试件（取自工字钢） 2、材性试验： 材性试验在西安建筑科技大学力学试验室的电液伺服万能试验机上进行，见图3，通过简单的拉伸试验测出角钢和热轧轻型工字钢的屈服强度、极限强度。 五、 轴向疲劳试验 轴向疲劳试验在西安交通大学金属材料实验室的高频万能疲劳试验机上进行，通过锈蚀和未锈蚀构件的疲劳性能的对比，研究锈蚀程度以及锈坑分布对轴向疲劳性能的影响。 图3 液压万能试验机 1、试件制作 试件工作部分的平行长度LC与试验截面宽度b之间关系为为LC 3b , 夹持部分的宽度B与试验截面宽度b之间满足B/b≥1.5，试验截面宽度b与试验截面厚度a之间关系满足b=2a～6a，且试验截面面积S满足S= a b≥30 mm2，夹持端和平行长度之间的过渡弧的半径R≥5 b。 试件从自然腐蚀L75*8的角钢上切取，一组，共32根，在切取试件时，尽可能使锈蚀最严重部位位于中间,并除去两端的毛刺试件，厚度a为8 mm，b取20 mm，B取30 mm，R取100 mm。 受现场条件限制，没有取到未锈蚀的对比试件，为弥补这个缺陷，从同批角钢中选择锈蚀较轻且较均匀的构件，切取2组（每组3根），共6根，精加工成厚度a为4mm，b取20 mm，B取30 mm，R取100 mm的光滑试件，用于测定未锈蚀钢筋的疲劳性能。 2、锈蚀产物清除与检测 用质量分数为 12 %的盐酸溶液对锈蚀试件进行酸洗，清除表面的锈蚀产物，然后经清水漂洗后用石灰水