钢结构材料及性能课件复习过程.ppt

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1、钢结构材料及性能课件1.比例极限fP这是应力-应变图中直线段的最大应力值。严格地说，比fP略高处还有弹性极限，但弹性极限与fP极其接近，所以通常略去弹性极限的点，把fP看做是弹性极限。2.屈服点fy（下屈服点）表示钢材强度的重要指标，设计钢材时可达到的最大应力3.抗拉极限强度fu无实际意义，表示安全储备的大小。fy/fu屈强比强度指标结论钢材达到屈服点后将产生很大的塑性变形，不符合使用要求，结构中不允许。因此，屈服点处的应力是计算钢结构强度时允许的最大应力fPfyfu三点接近，在计算钢结构强度时近似将三点合一。屈服点以前的应变很小，屈服点以后的流幅相当长。因此，钢材是一种

2、理想的的弹性－塑性材料。即在屈服点以前是弹性的，屈服点以后是塑性的钢材的自强阶段在计算中不利用的，增加安全保障塑性定义:应力超过屈服点fy后,能产生显著的塑性变形,而不立即断裂的性质塑性指标:伸长率5和10伸长率是断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比。取圆形试件直径d的五倍或十倍为标定长度，其相应的伸长率用5和10表示，伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力。结构制造时，这种能力使材料经受剪切、冲压、弯曲及锤击所产生的局部屈服而无明显损坏。塑性和塑性指标屈服点、抗拉强度、伸长率是钢材的三个重要力学性能指标。钢结构中所采用的钢材都应满足钢结构设计规范对这三项力

3、学性能指标的要求。例见p16表2.2ab图2.3钢材的冷弯试验2.1.2冷弯性能根据试样厚度a，按规定的弯心直径d将试样弯曲180度，其表面及侧无裂纹或分层则为“冷弯试验合格”d随试验的钢材种类及厚度不同而异，如取1.5a2a3a定义：钢材经过冷加工（常温加工）后出现塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力（无裂缝裂断起层）2.1.2冷弯性能“冷弯试验合格”：表示材料塑性变形能力符合要求表示钢材的冶金质量(颗粒结晶及非金属夹杂分布，甚至在一定程度上包括可焊性)符合要求因此，冷弯性能是判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。重要结构中需要有良好的冷热加工的工艺性能时，应有冷弯试验

4、合格保证。2.1.3冲击韧性（相对于动力荷载）吸收较多能量才断裂的钢材，是韧性好的钢材。实际工作中，用冲击韧性衡量钢材抗脆断的性能，实际结构中脆性断裂总是发生在有缺口高峰应力的地方定义：钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力（亦钢材抵抗冲击荷载的能力）图2.4钢材的冲击试验韧性指标：冲击韧性值梅氏试件u形缺口αK:单位面积上所能承受的冲击功夏比试件Ｖ形缺口Akv：击断标准试件所需之功，可由试验机度盘上直接读取（√）缺口韧性值受温度影响，温度低于某值时将急剧降低。材料由韧性破坏转到脆性破坏叫该种钢材的转变温度T0。在结构设计中要求避免脆性破坏设计处于不同环境温度的重要结构

5、，尤其是受动载作用的结构时，要根据相应的环境温度对应提出冲击韧性的保证要求。对寒冷地区直接承受较大动力荷载的钢结构，除应具有常温冲击韧性的保证，还要具有负温冲击韧性保证例p16表2.2b2.1.4可焊性可焊性定义：钢材在正常施焊条件下焊缝不产生裂纹及焊后力学性能不受影响的性质钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12％~0.20％范围内的碳素钢，可焊性最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆(产生裂纹,断裂)。2.2影响钢材性能的因素钢：含碳量小于2％的铁碳合金铸铁：碳大于2％结构用钢：碳素结构钢中的低碳钢低合金结构钢碳素结构钢：由纯铁、碳及杂质元素组成，其

6、中纯铁约占99％，碳及杂质元素约占1％。低合金结构钢：除上述元素还加入合金元素，后者总量通常不超过3％。碳及其他元素虽然所占比重不大，但对钢材性能却有重要影响。2.2.1化学成分的影响碳（C）碳是碳素结构钢中仅次于铁的主要元素，是影响钢材强度的主要因素C增加强度提高塑性和韧性、低温冲击韧性下降，同时可焊性、抗腐蚀性、冷弯性能明显降低。碳（C）因此结构用钢的含碳量一般不应超过0.22%，对焊接结构应低于0.2%。我国钢结构设计规范推荐采用Q235，Q215及以下强度低，Q235以上含碳量高不适建造钢结构锰（Mn）锰是一种弱脱氧剂，可提高钢材的强度，又能消除硫、氧对钢材的热脆

7、影响，而不显著降低钢材的塑性和韧性。锰在碳素结构钢中的含量为0.3%-0.8%，在低合金钢中一般为1.0%-1.7%。硅（Si）硅是一种强脱氧剂，适量的硅可提高钢材的强度，而对塑性、韧性、冷弯性能和可焊性无明显不良影响，但硅含量过大时，会降低钢材的塑性、韧性、抗锈蚀性和可焊性。有益元素钒（V）、铌（Nb）、钛（Ti）钒、铌、钛都能使钢材晶粒细化。我国的低合金钢都含有这三种元素，作为锰以外的合金元素，既可提高钢材强度，又保持良好的塑性、韧性。铝（Al）、铬（Cr）、镍（Ni）铝是强脱氧剂，用铝进行补充脱氧，不仅进一步减少钢中的有