分享：H型钢不同位置及不同类型试样对拉伸试验结果的影响

摘 要:分别在不同牌号 H 型钢的腹板和翼缘取样,按照标准制备成１A 及１B试样进行拉伸试 验,研究了 H 型钢不同部位、不同尺寸试样对拉伸试验结果的影响.结果表明:H 型钢腹板试样的 强度比翼缘试样的高,拉伸试样应尽量在翼缘部位取样. 

关键词:H 型钢;翼缘;腹板;力学性能;拉伸试验;试样 

中图分类号:TG１４２．１ 文献标志码:A 文章编号:１００１Ｇ４０１２(２０２０)０２Ｇ０００６Ｇ０４

H 型钢有SS,SM,SN 等多种规格,因具有抗震 和相对轻便等优点而受到越来越多的关注.国家体 育场、港珠澳大桥等世界瞩目的建筑均使用大量的 H 型钢作为梁或支架,因此 H 型钢的质量也成为整 个建筑质量的重中之重.

对于 H 型钢力学性能的测试,不同位置所取试 样的测试结果会有所不同.因此拉伸试样的取样部 位及加工尺寸在国内外相关标准中均有明确规定. JISG０４１６:２００６«钢及钢产品 力学性能试样取样位 置及试样制备»中第 A．２．１b)条规定对于法兰宽度 小于１５０mm 的 H 型钢,可以从筒体采集测试试样 即腹板取样;GB/T２９７５－２０１８ [１]也较１９９８版增加 了“对于翼缘无倾斜且大于１５０mm 的产品应从翼 缘取拉伸试样”的内容. 

为了更好地研究 H 型钢产品的力学性能,深入 了解不同类型试样对拉伸试验结果的影响,笔者针 对不同牌号、不同规格的 H 型钢分别在翼缘和腹板 取样,并 按 照 JIS G０４１６:２００６,JISZ２２４１:２０１１ «金属材料拉伸试验方法»的要求加工成１A 和１B 试样进行了对比试验.

１ 试样制备 

选取牌号为 SS４００和 SM４９０B 相同规格的 H 型钢各 两 根,并 对 其 进 行 编 号.对 于 翼 缘 宽 度 为 ３００mm 的试样,分别制备１A 及１B 试样各３个. 对于翼缘宽度为１００mm 的试样,在腹板取样加工 成１A 和１B试样各３个,由于翼缘宽度较窄,只取 １B试样３个;具体制样方案见表１,拉伸试样宏观 形貌见图１,各试样尺寸见表２. 

２ 试验设备 

使用德国 Zwizk公司的 Z１２００Y 型材料试验机 进行拉伸试验,该设备配备有双肩平板夹具、０．５级轴 向引伸计以及０．５级载荷传感器.拉伸试验机参数 设置同时符合国标及日标要求.在弹性范围至上屈 服阶段,应力速率设置为１５MPa??s－１;在塑性变形范 围至规定强度,应变速率设置为０．００１５s－１,平行长 度内的应变速率应尽可能保持恒定;测定屈服强度或 者塑性延伸强度之后,应变速率设置为０．００６s－１.

３ 试验结果与讨论 

拉伸断裂 后 试 样 的 宏 观 形 貌 如 图 ２ 所 示,各 试样测试结果如表３所示.可以看出同一取样部 位、同一类 型 试 样 的 上 屈 服 强 度、抗 拉 强 度、断 后 伸长率基 本 相 同.对 于 取 自 翼 缘 的 试 样,其 断 后 伸长 率 由 于 横 截 面 积 不 同 会 有 所 差 别. 根 据 Oliver公式,即

式中:A 为断后伸长率;S０ 为试样原始横截面积; L０ 为试样原始标距长度;α、m 为材料相关系数. 

可知１A 试样的断后伸长率约为１B试样的１．１ 倍.该试验所得数据与 Oliver公式计算结果基本 一致,但腹板１A,１B试样的屈服强度及抗拉强度均 比翼缘试样的高,尤其是腹板试样的屈服强度明显 高于翼缘试样的.从轧制工艺来看,在截面相同时, 流到腹板或淤积在腹板上的冷却水比翼缘上的多, 腹板的冷却速度快,获得的组织较细,因此强度比翼 缘的高,可见试验结果也与轧制工艺相吻合. 

计 算 得 出 ２０ ℃ 时 的 电 阻 系 数 ρ２０ ＝ ０．０１７４Ω??mm２??m－１. 

３．２．３ 扩展不确定度的评定 

取置信概率为９５％,包含因子k＝２,扩展不确 定 度 为 U９５ ＝ k ??u２(ρ２０)＝ ２ × ０．００１ ３ ＝ ０．００２６Ω??mm２??m－１.

３．３ 不确定度报告 

电阻系 数 测 量 结 果 为ρ２０ ＝０．０１７４±U９５ ＝ (０．０１７４±０．００２６)Ω??mm２??m－１.

４ 结论 

(１)称重法测得的截面积和电阻系数扩展不确 定度均大于计算法测得的. 

(２)在d 实测值和f 值均符合产品标准要求 时,采用 计 算 法 测 量 试 样 截 面 积 更 为 可 靠,这 与 GB/T３５１－１９９５ 对 圆 形 截 面 积 导 体 的 测 量 要 求 一致. 

(３)称重法测量截面积的不确定度主要受卡尺 最大允许误差影响,这也是导致称重法不确定度大 于计算法不确定度的主要原因.采用最大允许误差 较小的 卡 尺 可 在 一 定 程 度 上 减 小 称 重 法 的 不 确 定度.

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