残余应力是指在没有外力作用的情况下,物体内部仍然存在的应力;它是由于物体在制造、加工、热处理等过程中,受到不均匀的温度变化、塑性变形等因素的影响而产生的。例如,在焊接过程中,焊缝附近的金属会因为高温而膨胀,冷却后又收缩,这就会导致焊缝周围产生残余应力。
▲图1
如图1所示,钢筋弯折以后,发生塑性变形。现以一根直径为20mm的HRB335钢筋为例,计算弯折90度后弯折处的残余应力。《混凝土结构设计规范》中对弯折处的几何尺寸以及材料参数做了规定,如图2和图3所示
▲图2
▲图3
此时,曲率半径
弯曲至90度时,截面的应变分布如图4所示
▲图4
其中
▲图5
由图5可知,
根据图4中的几何关系
解得。由于该数值很小,可认为已经处于完全塑性阶段。
▲图6
截面的应力分布如图6所示,则钢筋弯折所需要的力矩为
▲图7
▲图8