【摘 要】
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铸钢节点减少了焊缝热影响区在节点域范围内的影响，在梁柱节点抗震中具有良好的应用前景。在大震作用下梁柱节点会发生较大的塑性变形，在经历极少次的循环作用就发生超低周疲劳断裂破坏。在冬季或者温度较低的环境下，钢材延性性能会进一步劣化，在地震作用下钢结构或者钢构件更容易发生断裂破坏，因此有必要对铸钢材料的超低周疲劳断裂性能进行研究。本文从钢材的微观断裂机制出发，研究了G20Mn5QT铸钢材料超低周疲劳断裂
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铸钢节点减少了焊缝热影响区在节点域范围内的影响，在梁柱节点抗震中具有良好的应用前景。在大震作用下梁柱节点会发生较大的塑性变形，在经历极少次的循环作用就发生超低周疲劳断裂破坏。在冬季或者温度较低的环境下，钢材延性性能会进一步劣化，在地震作用下钢结构或者钢构件更容易发生断裂破坏，因此有必要对铸钢材料的超低周疲劳断裂性能进行研究。本文从钢材的微观断裂机制出发，研究了G20Mn5QT铸钢材料超低周疲劳断裂性能，通过试验研究和有限元分析方法校准了不同温度下G20Mn5QT铸钢材料的超低周疲劳微观断裂模型参数，并将其应用到已有文献的节点当中，验证了得到参数的适用性，进而对节点在低温环境下的超低周疲劳断裂性能进行评价。本文具体工作如下：
(1)介绍了在地震作用下钢材的断裂形式，并介绍了适用于钢材的超低周疲劳断裂预测微观断裂模型，主要有循环空穴增长模型(CVGM)和退化有效塑性应变模型(DSPS)；
(2)设计并进行12个G20Mn5QT铸钢光滑圆棒循环材性试验，确定了G20Mn5QT铸钢材料在20℃、-20℃、-40℃和-60℃的材料性能，得到其在对应温度下的4组混合强化参数；
(3)在20℃、-20℃、-40℃和-60℃下，对3种槽口半径累计48个圆周平滑槽口试件进行了循环拉压试验，结合有限元分析方法，校准了G20Mn5QT铸钢材料在4种温度下的CVGM和DSPS的损伤退化参数。通过圆周平滑槽口试件断口电镜扫描试验得到了超低周循环往复荷载作用下G20Mn5QT铸钢材料的特征长度；
(4)将校准的G20Mn5QT铸钢材料的混合强化模型参数和微观断裂模型损伤退化参数应用到已有文献的具体节点当中，得到节点的断裂时刻。通过与已有文献试验结果的对比，验证了校准参数的准确性。分析了温度对于节点的超低周疲劳断裂性能的影响，进而评价节点在不同温度下的超低周疲劳性能；
(5)通过ABAQUS子程序接口，编制VUSDFLD子程序用以模拟节点在超低周疲劳荷载下的裂纹扩展路径，得到节点的断裂过程，并研究了温度对于节点裂纹扩展的影响。
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