第5节 钢材的破坏形1

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1、第5节钢材的破坏形式 1.塑性破坏 2.脆性断裂 3.疲劳破坏一、概述钢材几乎不出现塑性变形的突然破坏叫脆性断裂。脆性破坏在破坏前无明显变形，平均应力小,按材料力学计算的名义应力往往比屈服点低很多。脆性断裂没有任何预兆，破坏断口平直和呈有光泽的晶粒状。从力学观点来分析,脆性破坏是由于拉应力超过晶粒抗拉能力而产生的。脆性破坏是突然发生的，危险性大，应尽量避免。以前的工程实践中遇到的脆性断裂的机会并不多，所以钢结构设计一般都按塑性破坏进行分析。但是随着高强度钢和焊接结构的采用，各种工程钢结构，如厂房、桥梁、船艇、压力容器等都曾出现过不少重大脆性断裂事故。1938～1962年期间，世界各国共有40座

2、焊接钢桥发生突然断裂倒塌；二次世界大战期间美国建造了几千艘全焊接的船艇，主要型式称“自由轮”，而发生脆断事故的达近千起，其中200多艘完全破坏，而有一艘是在基本无荷载情况下突然断成两截。1979年12月中旬，我国东北某市一直径9m、壁厚15mm的液化气球罐发生断裂爆炸［19］。这些情况，按传统力学观点难以解释，设计中使荷载效应小于材料抗力设计值并不能有效地防止脆性断裂的发生。显然，需要对发生脆性断裂的原因进行较深入的研究，在设计、制造和使用钢结构时采取必要的措施，以保证结构的安全。二、影响脆性断裂的因素钢结构尤其是焊接结构，由于钢材、加工制造、焊接等质量和构造上的原因，往往存在类似于裂纹性的缺

3、陷。脆性断裂大多是因这些缺陷发展以致裂纹失稳扩展而发生的。钢结构脆性断裂破坏事故往往是多种不利因素综合影响的结果，主要是以下几方面：1.钢材质本身的质量钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高，晶粒较粗，夹杂物等冶金缺陷严重，韧性差等。2.应力集中程度应力集中程度=>三向同号受力=>脆性断裂↑。3.温度(低温)前已述及.三、防止脆性断裂的措施1.选用冷脆转变温度低的钢材（即保证负温冲击韧性指标）；2.改善构造的形式，降低应力集中程度；3.尽量采用薄钢板(减少三向同号受力的影响).