钢结构A-2.钢结构的材料概要.ppt

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1、第二章钢结构的材料钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure钢结构对材料的要求钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure钢材的破坏形式特征断口后果塑性破坏（延性破坏）构件应力超过屈服点，并且达到抗拉极限强度后，构件产生明显的变形并断裂。常温及静态荷载作用下，一般为塑性破坏。破坏时构件有明显的颈缩现象。常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。在破坏前有很明显的变形，并有较长的变形持续时间，便于发现和补救。脆性破坏在破坏前无明显变形，平均应力也小（一般都小于屈服点），没有任何预兆。局部高峰值应力可能使材料局部拉断形成

2、裂纹；冲击振动荷载；低温状态等可导致脆性破坏。平直和呈有光泽的晶粒。突然发生的，危险性大，应尽量避免。（1）试验条件（a）试件的尺寸要符合国家标准，表面光滑，没有孔洞、刻槽等缺陷。试件的标定长度取其直径的5或10倍。（b）荷载要分级逐次增加，直到试件破坏。（c）试验温度要控制在室温20℃左右。d标准试件低碳钢在常温下的拉伸试验钢材的应力-应变关系A.有屈服点钢材s-e曲线一般可以分为五个阶段：(a)弹性阶段(OB段)OBCDAE单调拉伸应力-应变曲线OA段：纯弹性阶段s=EeA点对应的应力：sp（比例极限）AB段：有一定的塑性变形,但整个OB段卸载时,e=0B点对应的应力：

3、se（弹性极限）（b）屈服阶段[弹塑性阶段塑性变形阶段（塑性流动）]（BCD)塑性变形：卸载后试件不能完全恢复原来的长度。不能恢复的这一部分变形称为塑性变形。屈服点（屈服强度）：屈服阶段曲线波动部分的最低值。流幅：从屈服阶段的开始到曲线再度上升的应变幅度称为流幅。特点：应力与应变不再成正比关系，应变增加很快，应力-应变曲线呈锯齿形波动，出现应力不增加而应变仍然在继续发展。OBCDAE第二章钢结构的材料（c）自强（强化）阶段(DE段)随荷载的增加σ缓慢增大,但ε增加较快抗拉强度（极限强度）fu试件所能承受的最大拉应力（d）破坏（颈缩）阶段(EF段)OBCDAE截面出现了横向收

4、缩，截面面积开始显著缩小，塑性变形迅速增大，应力不断降低，变形却延续发展，直至F点试件断裂。FB.对无明显屈服点的钢材设计时以卸载后试件中残余应变为0.2％所对应的应力作为屈服点——“条件屈服点”或“名义屈服点”fy=f0.20.2%fuεp无屈服点钢材的应力-应变曲线没有明显屈服点的钢材在拉伸过程中没有屈服阶段，塑性变形小，破坏突然。单向拉伸时钢材的力学性能指标（1）屈服强度fy应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力（取屈服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。（2）抗拉强度fu应力应变曲线最高点对应的应力，它是钢材破坏前所能

5、承受的最大应力。（3）钢材的塑性当应力超过屈服点后，钢材能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。塑性好坏可用断面收缩率和伸长率表示，通过静力拉伸试验得到。屈强比大好还是小好？（4）伸长率δ试件断裂前的永久变形与原标定长度的百比。l0—原标距长l1—拉断后标距长度d0—试件直径试件有两种标距：l0/d0=5和l0/d0=10相应的伸长率用δ5和δ10表示。实际工程中以伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。（5）断面收缩率是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分比。式中：A0——试件原来的断面面积A1——试件拉断后颈缩区的断面面积断

6、面收缩率越大，钢材的塑性越好。由于在测量试件的断面面积时容易产生较大的误差，因而钢材塑性指标仍然采用伸长率作为保证要求。A0A1应力应变曲线的简化曲线简化的依据：1）钢材在屈服点之前的性质接近理想的弹性体。2）屈服点之后的流幅现象又接近理想的塑性体，并且流幅的范围（e≈0.15％-2.5％）已足够用来考虑结构或构件的塑性变形的发展。ε2.5%fyε00.15%ε简化的应力－应变曲线钢材是符合理想中的弹性-塑性材料冷弯性能是判别钢材塑性变形能力和冶金质量的综合指标。冷弯性能钢材在冷加工（常温下加工）产生塑性变形时，对发生裂缝的抵抗能力。鉴别指标：通过冷弯冲头加压。当试件弯曲

7、至180°时，检察试件弯曲部分的外面、里面和侧面，如果没有裂纹、断裂或分层，即认为试件冷弯性能合格。冲击韧性：带缺口的钢材试件，在冲击试验机上被摆锤击断时所能吸收的机械能。Mesnager试件Charpy试件夏比冲击韧性记为Cv规范以夏比试件为准Q235钢CV=27J为合格,Q345、Q390、Q420钢CV=34J为合格。P—摆锤重力l—摆长可焊性好的可焊性是指焊接安全、可靠、不发生焊接裂缝，焊接接头和焊缝的冲击韧性以及热影响区的塑性和力学性能都不低于母材。影响钢材可焊性的因素钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的