钢结构基础第2章.pptVIP

四、温度影响 1．正温范围 200℃以内对钢材性能无大影响，该范围内随温度升高总的趋势是屈服强度、抗拉强度以及弹性模量都是降低的 800 600 400 200 0 N/mm2 E fu δ fy 200 400 600 温度对钢材机械性能的影响 20 40 60 80 δ% 220 210 200 190 180 170 160 Ex103 T(0C) 250℃左右抗拉强度略有提高，塑性降低，脆性增加—蓝脆现象，该温度区段称为“蓝脆区”。 260～320℃产生徐变现象 600℃左右弹性模量趋于零 ，承载能力几乎完全丧失。 800 600 400 200 0 N/mm2 E fu δ fy 200 400 600 温度对钢材机械性能的影响 20 40 60 80 δ% 220 210 200 190 180 170 160 Ex103 T(0C) 当温度低于常温时，钢材的脆性倾向随温度降低而增加，材料强度略有提高，但其塑性和韧性降低，该现象称为低稳冷脆。 2．负温范围 脆性破坏 转变过渡区段 塑性破坏 反弯点 试验温度T0C 冲击断裂功Cv T1 T2 T0 冲击韧性与温度的关系曲线 五、应力集中 1.应力集中的概念 构件表面不平整，有刻槽、缺口，厚度突变时，应力不均匀，力线变曲折，缺陷处有高峰应力—应力集中。 2.应力集中的影响 六、焊接残余应力 o Z X Y 单元体受复杂应力 （应力分量） 单元体受主应力 §2.5 复杂应力作用下钢材的屈服条件 复杂应力状态 １）材料由弹性转入塑性的强度指标用可变形时单位体积中积聚的能量来表达； 假定： ２）当复杂应力状态下变形能等于单轴受力时的变形能时，钢材即由弹性转入塑性。 能量强度理论 1.以应力分量表示 2.以主应力表示 材料处于弹性状态 材料处于塑性状态 图示简支梁1-1截面腹板与翼缘交界A点的应力 1-1 A 对于薄板，厚度方向的应力很小，为平面受力状态。 P P M M 1 1 A X V Y 3-3 A P M V P 3 3 Y X M 3-3 截面仅有剪力，弯矩、局部压力均为零，故该截面除剪应力外，正应力均为零，即为纯剪状态。 一般的梁，只存在正应力和剪应力，则： 2-2 A V M 2 2 A Y X q 讨论： （1）三向受压时(静水压力) （2）三向受拉时 ————不破坏; ————一定破坏; 由于三向受拉限制了材料的塑性发展，材料要发生脆性破坏。 能量理论所得的公式只适用于塑性材料，因此形式上的不破坏与实际的脆性破坏是不矛盾的， 只是实际的脆性破坏不再符合能量理论的基本假定。 一、概念 1、循环荷载——结构或构件承受的随时间变化的荷载。 §2.6 钢材的疲劳 2、钢材的疲劳 在循环荷载（连续反复荷载）作用下，经过有限次循环，钢材发生破坏的现象，称之为疲劳。 疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。断口可能贯穿于母材，可能贯穿于连接焊缝，也可能贯穿于母材及焊缝。 3.疲劳破坏的机理 疲劳破坏是积累损伤的结果。 缺陷→微观裂纹→宏观裂纹。 4.疲劳破坏的特征 属于脆性破坏，截面平均应力小于屈服点。 疲劳破坏的构件断口上面一部 分呈现半椭圆形光滑区，其余部 分则为粗糙区。 5.影响钢材疲劳的主要因素 （1）构件和连接的分类 规范将构件和连接的种类分为 8类，第1类为轧制的型钢（残余应力小）疲劳强度最高；第8类为角焊缝应力集中最严重疲劳强度最低。 详见钢结构设计规范“疲劳计算的构件和连接分类（附录E）”。 a:应力循环特征—应力比ρ b:应力幅 在循环荷载作用下，应力从最大到最小重复一次为一次循环，最大应力与最小应力之差为应力幅: 为常量 常幅循环： 为变量 变幅循环： +σ -σ t （2）应力幅（Δσ）和应力循环特征（应力比ρ） 完全对称循环( ? ＝-1) 静荷载作用(? ＝+1) 脉冲循环(? ＝0) 一般应力循环(-1?+1) 应力幅对焊接结构的疲劳强度有很大影响，而与名义最大应力σmax和应力比ρ无关。 （2）应力循环次数N（疲劳寿命） 应力循环次数N5×104，不需要进行疲劳计算。 当构件条件相同，应力比为定值时，最大应力σmax随应力循环次数n的增加而降低，且曲线具有平行于n轴的渐近线。 当n趋于很大时， σmax趋于应力循环无 穷多次试件不至于发生疲劳破坏的极限值 0 NX105 N1 N2 fy 1 2 3 4 5