鋼筋高應變低周疲勞壽命的統計分析

摘要：對軋后淬火、自回火（QST）HRB400鋼筋的低周疲勞壽命進行了試驗測定。針對高應變低周疲勞的分散性，采用威布爾雙參數概率函數、正態分布與對數正態分布函數及t分布函數等多種數理統計方法，對所測得的低周疲勞壽命進行了統計處理與分析。結果表明，在所采用的概率函數中，t分布函數應用于疲勞壽命的分析具有最高的可靠性，正態分布應用于疲勞壽命的分析最不具可靠性，威布爾最大似然法應用于疲勞壽命的分析最為安全。統計分析結果可為鋼筋高應變低周疲勞壽命的數據分析提供可靠的理論依據。

關鍵詞：疲勞壽命；高應變低周疲勞；鋼筋；數理統計

中圖分類號：TU511.32文獻標志碼：A文章編號：1674-4764（2012）06-0008-05

目前，全球已處于地震活躍期。由于地震對建筑物有巨大的破壞作用，因此對建筑材料的性能要求越來越高［1-2］。目前廣泛采用的鋼筋混凝土結構由具有一定延性的鋼筋和完全脆性的混凝土組成，其中鋼筋起到加強的作用［3］。在地震過程中，鋼筋所承受的是高應變交變載荷，其失效形式以高應變低周疲勞為主［4］，所以高應變低周疲勞性能是鋼筋的主要抗震性能指標。

疲勞壽命具有較大的分散性，因此采用合理的數據統計處理方法來提供可靠的疲勞失效數據是疲勞研究領域的熱點之一。多年來學者們處理疲勞實驗數據的方法很多，對不同應力水平下的高周疲勞實驗數據，通常采用升降法、S-N曲線法、Duezt數理處理等［5］數理統計方法處理疲勞性能數據；對滾動接觸疲勞試驗下所得到的疲勞數據，通常采用威布爾雙參數分布［6］方法；對不同應力或低應變水平下的低周疲勞實驗數據，通常運用灰度預測模型、有限元分析進行仿真［7-8］。但是對于抗震鋼筋高應變水平下的低周疲勞的實驗數據處理，目前還沒有研究報道，因此本文對這一方面進行了對比研究，運用不同的統計方法處理數據，使評價鋼筋的高應變低周疲勞性能更科學、更合理，為地震設防區建筑結構的設計提供依據。1試驗方法

由于采用軋后淬火、自回火的方法生產鋼筋，投資少、成本低、經濟效益良好，世界很多國家都在普遍采用［9-10］。中國軋后淬火、自回火鋼筋也投入生產應用有20余年的歷史［11］， 所以本試驗選用軋后淬火、自回火的HRB400QST，其化學成分如表1所示。盛光敏，等：鋼筋高應變低周疲勞壽命的統計分析表1鋼筋化學成分wt%

成分CSiMnPS質量分數0.22 0.431.350.020.021

考慮到軋后淬火、自回火工藝會使鋼筋表層形成馬氏體，心部形成鐵素體和珠光體［11］，將其加工成標準的低周疲勞試樣時表層的馬氏體組織會被磨削掉。這時試樣就不具備原始的力學性能。因此實驗時，全部試樣均未經過任何機械加工處理，且規格全為Φ16 mm，如圖1所示。