最新2.钢结构的材料课件ppt.ppt

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1、2.钢结构的材料大纲要求:1.了解钢结构的破坏形式；2.掌握结构用钢材的主要性能及其主要机械性能指标；3.掌握影响钢材性能的主要因素;4.了解结构用钢材的种类、牌号、规格；5.了解钢材选择的依据，做到正确选择钢材；6.掌握钢材疲劳的概念和疲劳计算方法。1.较高的强度；2.较好的塑性、韧性；3.良好的加工性能；4.对环境的良好适应性。§2.1钢结构对材料的要求fu(抗拉强度)：衡量经巨量变形后的抗拉能力；fy（屈服强度）：衡量结构承载能力的指标；均为钢材的静力强度指标。注意：fy是材料的标准强度，非设计强度，通过分析：①钢材的工作性能可以看出理想弹性—塑性体，以fy作

2、弹性、塑性工作的分界点，如此就可用弹性理论进行强度计算。式中：：材料抗力分项系数。fyεσ②以fy作弹性设计时的强度指标依据：a.以fy作弹性、塑性工作的分界点，屈服后，ε＝（2～3）％，易察觉；若ε过大，产生的变形过大，不允许。b.从fy～fu，塑性工作区很大，有足够的变形保证截面上的应力不超过fu，fy～fu作为强度储备。fy/fu：屈强比受压、受剪、受弯时的σ～ε关系如何？？？受压、受剪、受弯时的σ～ε关系基本同受拉，受压、受弯的强度指标取受拉时的数值，受剪的强度指标fyv(或τy)=0.58fy钢材屈服点fy的高低和钢材晶粒的粗细有关，轧制次数多，钢材就薄，

3、晶粒细，材质好，屈服点就高。由此可以得出，相同种类不同厚度的钢材，设计强度是不一样的。据此，«规范»将不同厚度的钢材分组，不同组取不同的强度设计值。牌号厚度或直径/mm抗拉、抗压和抗弯f抗剪fv端面承压（刨平顶紧fceQ235≤16215125325>16~40205120>40~60200115>60~100190110钢材强度设计值N/mm2有屈服点的钢材无屈服点的钢材，如热处理低合金钢，如何确定屈服点？？？以卸载后残余应变为0.2％时所对应的应力为屈服点。以σ0.2表示，又称为条件屈服点。fu0.2%σ0.2通过单向拉伸试验，得到三个机械性能指标fu、fy、δ

4、：试件的标距长度：拉断后的标距长度δ（伸长率）：衡量塑性变形能力的指标。（二）塑性衡量塑性变形能力的另一指标：ψ（截面收缩率）。（三）冲击韧性衡量钢材承受动荷作用时抵抗脆性破坏的指标就是冲击韧性。韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，吸收能量多，韧性好。确定冲击韧性的方法就是冲击试验，试验采用夏比V型缺口试件。Q235钢AKV≥27J(20℃、0℃、-20℃)Q345钢AKV≥34J(20℃、0℃、-20℃)Q390钢AKV≥27J(-40℃)实际结构中，脆断总是发生在缺口应力集中处，因为该处存在同号拉应力场，使塑性变形受到限制。（四）冷弯性能更严格的衡量

5、塑性变形能力的指标，通过冷弯试验确定。冷弯试验是按材料的原有厚度经表面加工成板状，作180°冷弯，以弯曲处的外面、侧面不起层、不开裂为合格。不同厚度的钢材，d不同。add+2.1a注意：焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材必须具有冷弯性能的合格保证。(五)、钢材的焊接性能钢材的焊接性能受含碳量和合金元素含量的影响。碳素钢：当0.12％

6、时，施焊前预热，控制焊接工艺；CE≥0.45％时，严格控制焊接工艺和预热温度。通常采用可焊性试验的方法来检验钢材的焊接性能，从而制定重要结构和构件的焊接制度和工艺。厚度40mm以上钢板，受力时可能会发生层状撕裂，故应满足Z向收缩率要求。Z向收缩率用ΨZ表示:A0：原横截面面积A1：拉断时，断口处横截面面积Z15相应的ψZ＝15％Z15钢Z25相应的ψZ＝25％Z25钢Z35相应的ψZ＝35％Z35钢（六）钢材Z向收缩率——厚度方向断面收缩率薄钢板轧制时，压缩量大，质量好，不易出现层状撕裂，故无此要求。§2.3影响钢材力学性能的主要因素1938~1950年，在-14℃

7、左右的冬季条件下，比利时共有14座大桥断裂。1954年11月，英国制造的32000t油船—世界协和号，在海浪4.5~6m高的大海中航行时，船底断裂。事故原因？？？一、化学成分C:铁以外最重要的元素，C>0.3%或C<0.1%时，钢材无明显屈服点。C↑→强度↑、塑性↓、冲击韧性↓、焊接性能↓脆性↑、低温脆断危险↑。钢结构采用低碳钢，C<0.22%，焊接结构C<0.2%S:有害元素，800℃~1000℃时，硫化铁熔化使钢材变脆，因此热加工或焊接时，有可能引起热裂纹，称为“热脆”。S↑→冲击韧性↓、焊接性能↓疲劳强度↓所以，S≤0.045%（Q235以上钢材）S≤0.