钢结构材料ppt课件.ppt

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1、第二章钢结构的材料本章内容钢结构对钢材有哪些性能方面的要求？如何获得这些性能方面的指标？影响钢材性能的主要因素有哪些？钢材会发生什么样的破坏形式？钢材的疲劳问题；选用钢材依据什么原则？钢材的分类与规格。本章教学要求掌握钢结构用钢材的主要性能及指标；掌握影响钢材性能的主要因素，特别是导致钢材变脆的主要因素；了解钢材的两种破坏形式（脆性、塑性破坏）；掌握钢材疲劳的概念、影响疲劳强度的主要因素和疲劳计算方法。熟悉钢结构用钢材的种类、牌号、规格；掌握钢材选择的依据，做到正确选择钢材；§2.1钢结构对钢材性能的要求较高的强度较好的塑性较好的冲击韧性良好的冷加工性能良好的可焊性§2.

2、2钢材性能指标的获得钢材的拉伸试验获得钢材的抗拉强度、屈服极限和塑性钢材的冲击试验获得钢材的冲击韧性钢材的冷弯试验获得钢材的冷弯性能钢材的含碳量决定钢材的可焊性钢材的的化学成分决定钢材的抗腐蚀性能钢材的机械性能指标1、屈服点fy；2、伸长率δ；3、抗拉强度fu；4、冷弯性能；5、冲击韧性Cv(包括常温冲击韧性、0度时冲击韧性负温冲击韧性）。小节§2.3钢材的破坏形式两种性质完全不同的破坏形式：塑性破坏（延性破坏)脆性破坏（脆性断裂)§2.4影响钢材性能的一般因素化学成分的影响钢材生产过程的影响硬化的影响温度的影响应力集中的影响板厚、直径的影响残余应力应力状态反复荷载作用（

3、疲劳问题）▼(下一节)本节课到此结束！较高的强度强度是构件或连接在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力钢材的强度是指钢材的抗拉强度和屈服点钢材强度高就是要求抗拉强度和屈服点高屈服点高构件的截面就小，重量就轻，可节约钢材，降低造价。抗拉强度高，可以增加结构的安全储备。▲较好的塑性塑性是钢材在力作用下发生变形的能力塑性好，结构破坏前有较明显的变形，可以避免结构发生脆性破坏。塑性好，可以调整局部高峰应力，使应力得到重分布，并提高构件的延性，从而提高结构的抗震能力。▲较好的冲击韧性韧性是钢材承受冲击荷载而不发生脆性破坏的能力冲击韧性好可提高结构承受动力荷载的能力，避免发生裂纹和脆性

4、断裂。▲良好的冷加工性能冷加工性能好可保证钢材加工过程中不发生裂纹或脆断，不因加工对强度、塑性及韧性带来较大的影响。▲良好的可焊性钢材可焊性是指在一定的工艺和构造条件下，钢材经过焊接后能够获得良好性能的性质。可焊性又分施工上的可焊性和使用上的可焊性。施工上的可焊性是指在一定的焊接工艺条件下，焊缝金属和近缝区钢材不产生裂纹。使用上的可焊性是指焊缝和焊接热影响区的力学性能不低于母材的力学性能。▲钢材的拉伸试验试验机拉伸试件标准试件（GB228—63），常温（20℃）下缓慢加载，一次完成。标准试件：Lo/d=5、10；Lo为标距；d为直径d有屈服点钢材拉伸实验过程d应力-应变曲

5、线实验各阶段的划分动画实验各阶段的划分A.有屈服点钢材σ--ε曲线可以分为五个阶段：(1)弹性阶段(OE段)AE段仍具有弹性但非线性,E点的应力称为弹性极限；在此段卸载没有残余变形。E=206×103N/mm2OA段材料处于纯弹性，A点的应力称为比例极限（2）弹塑性阶段（EC)该段很短,表现出钢材的非弹性性质;此段上限C点的应力称屈服点。在此段卸载将有残余变形。（3）塑性阶段（CF)该段开始σ波动较大，之后逐渐平稳，其最高和最低点分别称屈服上限、屈服下限(屈服点)，此段σ不变，ε急剧增大，形成的水平段称为屈服平台,变形模量E=0流幅：整个屈服平台所对应的应变幅度，流幅越大

6、钢材的塑性越好（4）强化阶段(FB段)极限抗拉强度fu（5）颈缩阶段(BD段)随荷载的增加σ缓慢增大,但ε增加较快B.对无明显屈服点的钢材该种钢材在拉伸过程中没有屈服阶段，塑性变形小，破坏突然。设计时取相当于残余变形为0.2%时所对应的应力作为屈服点—‘条件屈服点’fy=f0.20.2%fuεp钢材拉伸实验的总结有屈服平台的钢材，例如Q235、Q345、Q390、Q420，塑性变形能力大，是钢结构的主要用钢没有屈服平台的钢材，塑性变形能力小，钢结构不能使用。Q235～Q420单向均匀受拉时的工作性能弹性阶段比例极限Np≈200N／mm2εp≈0.1％屈服阶段屈服点fy≈2

7、35N／mm2流幅εy≈0.15％～2.5％强化和颈缩阶段抗拉强度fu≈370～460N／mm2δ10≈21％弹塑性阶段屈服点fy≈235N／mm2εy≈0.15％应力应变曲线的简化1)fy与fP相差很小；2)超过fy到屈服台阶终止的变形约为2.5%--3%，足以满足考虑结构的塑性变形发展的要求。（1）钢材可以简化为理想弹塑性体ε2.5%--3%fyε00.15%ε（2）钢材在静载作用下：强度计算以fy为依据;fu为结构的安全储备。（3）断裂时变形约为弹性变形的200倍，在强化阶段前产生明显可见的塑性变形，可及时补救，故断裂破