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摘要：钢筋是钢筋混凝土结构中的主要承力材料之一。在钢筋混凝土柱和梁中，既有一部分钢筋承受压力，也有另一部分钢筋会受到拉力。因此研究常用钢筋动态力学性能除了要研究钢筋在动态压缩情况下的力学性能以外，还应该研究其在动态拉伸情况下的力学性能。本文利用旋转盘冲击拉伸试验系统对HPB235、HRB335和HRB400钢筋材料进行不同应变率下的拉伸试验，得到不同应变率下三种钢筋的拉伸应力-应变曲线，分析研究应变率对三种钢筋拉伸力学性能的影响。
关键词：钢筋；力学性能；拉伸应力；试验
一、工况设计及试件制作
本文利用旋转盘冲击拉伸实验系统对三种常用建筑钢筋试件进行了多种应变率的拉伸试验。试验拟做工况见表1-1。
1锤头2撞块3金属短杆4入射杆5试件6透射杆7应变片
图1-2旋转盘冲击拉伸系统示意图
2试验步骤
实验前，将三种钢筋钢筋编号。例如“235-L1”，“235“代表钢筋牌号为HPB235，“L”代表拉伸试验，“1”表示1号试件。采用此方法将所有试件进行编号：235-L1、235-L2、235-L3、……；335-L1、335-L2、335-L3、……；400-L1、400-L2、400-L3、……，以此类推。试件编号完成后测量并记录其尺寸，再将试件、编号牌和尺寸牌都装入密封袋。
试验步骤如下：
(1)每个试件进行实验之前，测量得到试件尺寸原始数据，包括试验段直径、试验段长度和试件总长等。在试验记录本上记录试验时间、试件编号与、旋转盘档位、金属短杆尺寸。
(2)试验中所使用的金属短杆材料为LY12cz，先将金属短杆两端螺纹处涂抹真空密封胶泥，将其安装在旋转盘冲击拉伸系统的撞块上，再将撞块和金属短杆一并安装到入射杆上，使用靠尺调整撞块位置确保其水平。
(3)将试件一端螺纹涂抹上密封胶泥，将其旋转安装进入射杆中，再将试件另一端涂抹好密封胶泥，再旋转透射杆将其与试件紧密连接。
(4)再次调整撞块，确保其水平。
(5)再次确认档位是否为预先设定档位。待Wavestar软件进入数据采集状态后，把离合合上，启动发动机带动旋转盘，当其速度达到该档位的稳定状态时，断开离合，此时再次确认Wavestar软件是否进入数据采集状态后，如果一切正常就即刻按下打击按钮，将摆锤弹出，击打撞块，进行动态拉伸试验。
(6)一次拉伸试验完成后，将测试系统记录的数据即刻命名并保存为.sht格式，在记录册上记录试验过程画出波形，以备分析。如发现波形异常或其他特殊情况，应仔细记录，并分析给出可能的原因。
(7)待旋转盘停止转动后，拍照，将试件和短杆取下，测量并记录试件试验后尺寸，再将其进行装袋密封保存。清理波导杆和撞块，准备进行下一个试件的试验。
三、试验数据分析
动态拉伸试件尺寸参见图1-2。根据一维应力波原理计算应变的公式如下：
其中，为波在波导杆中的传播速度，试件试验段长度。和分别为入射波和透射波。（由于篇幅问题，大部分数据从略）
根据实验可以得出不同的取值所获得的峰值应力、峰值应变和应变率差别较大。并且，应变率的取值会影响本构模型参数的获取。在动态拉伸试验中，试件试验段并不是都发生了明显的颈缩。而对于产生了明显颈缩甚至断裂的试件，试验段长度应该怎样取，仍需
进一步讨论。
首先，通过简化试件模型的方法计算颈缩和断裂试件的弧线段和颈缩段的变形量。①当取=5mm时，试件试验段的最大应变可由颈缩段变形量除以该变形量与初始平直段长度(5mm)之和获取。再将该峰值应变同取=5mm时的真实应力-真实应变曲线上的峰值应变作比较，计算其偏差；②当取=8mm时，试件试验段的最大应变可由弧线段变形量与颈缩段变形量之和再除以总变形量与初始中间段长度(8mm)之和获取。再将该最大应变同取=8mm时的真实应力-真实应变曲线上的峰值应变作比较，计算其偏差。通过对比两种方法所获取的偏差，较小者可认为较优。
四、结语
本文利用旋转盘冲击拉伸试验系统在应变率范围-对三种钢筋材料进行了动态拉伸试验，通过对试验数据的分析主要得到了以下结论：
(1)通过数据分析，论证了冲击拉伸试件试验段计算长度的取值，该值应为试件中间平直段和弧线段总长。
(2)在动态拉伸试验中，三种钢筋材料都存在应变率强化效应，静载屈服应力较低的钢筋材料比静载屈服应力较高的钢筋材料对应变率更敏感。
(3)随着应变率的增大其屈服应力增大；在应变率范围~内屈服应力随等效塑形应变的变化规律如下：
(4)在应变率为~的这个范围内，三种钢筋材料的拉伸塑性硬化模量随应变率增加而减小，且随ln(/)呈线性变化。变化规律如下：
参考文献：
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