[发明专利]高温变加载速率下钢筋应力、应变测量方法

摘要

高温变加载速率下钢筋应力、应变测量方法，本发明涉及土木工程领域的建筑材料应力、应变测试方法。本发明是要解决现有高温应变引伸计无法直接获得高温下钢筋的全应变与测量结果不准确的问题，而提供了高温变加载速率下钢筋应力、应变测量方法。通过高温下钢筋应变测试系统获得高温下钢筋的应力、应变曲线和相应的应力、变形曲线；进行位移测量时，基于位移协调方程，计算高温下钢筋的应变；假设高温下钢筋的应力、应变曲线由一个“粘壶”和一个无粘性的弹塑性元件组成，得到粘性特征值k/α；按式(3)将两阶段加载速率v₁、v₂获得的应力、应变曲线转变为任意加载速率v下的应力、应变曲线。本发明应用于土木工程领域钢筋的高温应力、应变测量。

主权项

1.高温变加载速率下钢筋应力、应变测量方法，其特征在于高温变加载速率下钢筋应力、应变测量方法包括以下步骤：一、通过高温下钢筋应变测试系统获得高温下钢筋的应力、应变曲线和相应的应力、变形曲线；其中，所述应力、应变曲线中应变最大值为ε₀，ε₀小于钢筋高温下的极限拉应变；钢筋应变小于ε₀时，加载速率为v₁；钢筋应变测试系统同时测量高温下钢筋的应力、应变和应力、位移；当钢筋应变超过ε₀时，钢筋应变测试系统中高温应变引伸计达到量程，钢筋应变测试系统自动转为位移测量，即测量钢筋总变形Δ_T，加载速率为v₂；二、进行位移测量时，基于位移协调方程，高温下钢筋的应变计算公式如下：ε_T=[Δ_T-(l₀-l₁)σ_T/E_s]/l₁      (1)式中，ε_T表示温度为T℃时钢筋应变，Δ_T表示温度为T℃时钢筋总伸长，σ_T表示温度为T℃时钢筋实测应力，E_s表示钢筋常温下弹性模量，l₀表示钢筋总长度，l₁表示等效处理后钢筋温度为T℃的长度，T₀表示室温；其中，所述等效处理步骤为：绘制高温下钢筋的温度分布图，高温下钢筋的等效温度分布图，按照等效前后钢筋温度面积相等将高温下钢筋的温度分布图与高温下钢筋的等效温度分布图进行等效处理；其中，所述l₁计算步骤为：根据应变测量和变形测量变化处钢筋应变相等的原则，迭代计算等效后钢筋温度为T℃的长度l₁：①、确定高温下（T）应变为ε₀时对应的钢筋总伸长Δ_T和应力σ_T；②、在室温下（T₀）应力、应变曲线中找到与σ_T应力相同时的应变；③、给定一个l₁初始值，带入式(1)，求ε_T；④、调整l₁初始值；⑤、重复步骤③、④，迭代计算直到ε_T等于ε₀，记录ε_T等于ε₀时的l₁值；⑥、用l₁值和大于ε₀的应力、变形曲线中应力σ_T，计算钢筋高温区应变ε_T，进而将应变大于ε₀的钢筋应力、变形曲线转化为应力、应变曲线；三、假设高温下钢筋的应力、应变曲线由一个“粘壶模型”和一个无粘性的弹塑性元件组成，定义加载速率v与应变变化率的比值当加载速率v₁时，由“粘壶模型”提供的应力σ₁=k×v₁/α；加载速度为v₂时，由“粘壶模型”提供的应力σ₂=k×v₂/α，由此可得粘性特征值k/α：k/α=σ2-σ1v2-v1---(2)]]>由步骤一中获得的应力、应变曲线可得到加载速率转变时应力的变化，即（σ₂-σ₁），将两阶段加载速率v₁、v₂与（σ₂-σ₁）代入公式（2），即可求出对应于每个试件在一定温度下的粘性特征值k/α，k为粘性系数；四、按式(3)将两阶段加载速率v₁、v₂获得的应力—应变曲线转变为任意加载速率v下的应力、应变曲线：σ=σ_i+k/α(v-v_i)i=1,2      （3）即完成了高温变加载速率下钢筋应力、应变测量方法。