高强圆钢管已经成为大跨空间钢结构关键部位主选型材,其成品材料性能必须得以保证。而钢管成品的材料性能受轧制工艺影响,离散性大,焊后接头断裂性能亦复杂。因此,本文基于微观损伤断裂机理,以Q460国产高强热轧圆钢管材及相应焊缝熔敷金属材料为研究对象,结合试验和有限元模拟研究手段,区分母材、热影响区和焊缝三个区域,由材料至构件两个层次,对高强钢管成品材料性能及其焊后接头处断裂性能进行了系统研究。本文主要工作内容和研究成果如下:(1)根据取材部位和应力状态的差异,设计国产高强钢管母材、热影响区及焊缝熔敷金属材性试件92件,完成相应材性试验。试验结果表明,不同批次的国产高强热轧圆钢管力学性能离散性较大,即便同一钢管母材、热影响区和焊缝熔敷金属材料的力学性能亦有较大差异。其中,焊缝金属的强度最高,延性较热影响区和母材差;热影响区强度和母材接近,延性与母材相当,但试验数据较为离散,因此在断裂分析中应该尤其注意此区域。(2)利用材性试验数据,建立各类Q460钢管母材及热影响区、焊缝熔敷金属的单向拉伸本构模型,基于三种微观损伤断裂机理,使用ABAQUS软件进行模拟分析、参数识别和断裂预测。模拟结果表明,应力状态参数对钢材延性具有明显影响;总体上LOU模型断裂预测结果优于VGM模型和SWDM模型,SWDM模型适用性略优于VGM,但预测结果离散性较大。(3)完成3例Q460高强圆钢管构件受拉断裂试验,并利用ABAQUS软件建立了钢管试件的精细化有限元模型,采用三种微观损伤断裂模型预测各试件断裂行为。研究结果表明,轴拉和偏拉圆钢管试件同为延性断裂破坏,但是轴拉管件断裂为典型的孔洞聚合成长断裂机制,偏拉管件断裂则为孔洞聚合成长和剪切复合断裂机制;LOU、VGM、SWDM三种微观损伤断裂模型对高强钢构件的断裂预测具有良好的有效性和适用性。