石油化工结构设计基础知识课件.ppt

第三讲：材料的性能(1/34)  内容提要 一、钢材的物理力学性能 二、混凝土的物理力学性能 三、砌体的材料及力学性能 第11讲：材料的性能(2/34)  一、钢材的物理力学性能（1/13） 1、简单应力下钢材的性能 (1)钢材的应力-应变关系 ?曲线形式： ?有明显流幅的： 弹性、屈服、强化和颈缩阶段 ?没有明显流幅的： 没有明显的屈服阶段 ?曲线简化： 屈服前：完全弹性的； 屈服后：完全塑性的。 第11讲：材料的性能(3/34) 一、钢材的物理力学性能（2/13） (2)钢材的强度指标 ?屈服强度：设计时钢材允许达到的最大应力 ?有明显流幅的钢材：取屈服点的应力； ?无有明显流幅的钢材：取条件屈服强度。 ?条件屈服强度：残余应变为0.2%对应的应力。 ?极限强度：材料能承受的最大应力反映安全储备 ?屈强比：屈服强度/极限强度 (3)钢材的塑性指标 ?伸长率：拉断后构件伸长率 ?截面收缩率：拉断后面积缩小率 ?冷弯性能：以冷弯的角度来衡量 第12讲：材料的性能(8/34) 一、钢材的物理力学性能（7/13） 3 影响钢材性能的一般因素 (1)化学成分 ?碳：提高强度；但塑性，可焊性、耐锈蚀性等劣化。 ?锰：提高强度，改善脆性；但对可焊性和耐锈力不利。 ?硅：提高强度，但含量过高，对塑性可焊性耐锈力不利。 ?硫：高温时变脆，降低塑性韧性抗疲劳能力和耐锈能力。 ?磷：提高强度和耐锈力，低温变脆，降低塑性可焊性等。 (2)钢材缺陷 ?偏析:钢中化学成分的不一致性和不均匀性 ?裂纹：先天的裂纹，或是微观的或是宏观的 ?分层：在厚度方向分成多层，各层相互连接，并不脱离 ?夹杂物：尤其是硫化物和氧化物等 第13讲：材料的性能(9/34) 一、钢材的物理力学性能（8/13） (3)钢材的硬化 ?时效硬化：?现象：时间增加，强度提高，塑性下降。 ?特点：过程很长，反复荷载和高温下易产生。 ?冷作硬化：常温下产生塑性变形后屈服点提高，塑性降低。 ?应变时效：产生塑性变形后，特别是在高温下，使已经产 生冷作硬化的钢材又发生时效硬化。 第13讲：材料的性能(10/34) 一、钢材的物理力学性能（9/13） (4)温度 ?在正常温度下：基本不随温度变化 ?在高温度下：温度升高，强度、弹性模量均有下降趋势 ?蓝脆现象：250℃左右，抗拉强度反而提高， 塑性和韧性下降。 ?在低温时：温度降低，强度略提高， 塑性等下降，有脆性倾向。 ?冷脆现象：当温度降低至某一温度以下时， 材料变脆。 第13讲：材料的性能(11/34) 一、钢材的物理力学性能（10/13） (5)应力集中 ?现象：当构件内部缺陷或截面形状等改变时，应力分布 不均匀，出现局部高峰应力，促使钢材变脆。 ? 影响因素：截面变化愈剧烈，应力集中现象愈明显。 第13讲：材料的性能(12/34) 一、钢材的物理力学性能（11/13） 4、结构对钢材的要求及钢材的分类 (1)结构对钢材的要求 ?具有较高的屈服强度和极限强度； ?具有良好的塑性和韧性 ?具有良好的工艺加工性能； ?良好的耐锈蚀能力 ?与混凝土良好的粘结力 (2)钢材的选择： ?结构或构件的类型及重要性； ? 作用的性质（静力和动力作用）； ? 连接方式（焊接、铆接或螺栓连接）； ?工作环境（温度和腐蚀等）。 第13讲：材料的性能(13/34) 一、钢材的物理力学性能（12/13） (3)结构用钢材的分类 ?碳素钢： ?强度等级：按屈服强度分五个品种，Q195~Q275。 ?质量等级：A、B、C、D四级，对冲击韧性要求不同 ?脱氧方式：镇静、半镇静、沸腾和特殊镇静，用ZbF和TZ ?示例：Q235Bb表示屈服强度为235，B级半镇静钢 ?低合金钢： ?强度等级：按屈服强度分五个品种，Q295~Q460。 ?质量等级：A、B、C、D、E五级，对冲击韧性要求不同 ?脱氧方式：镇静和特殊镇静钢 ?热处理钢 第13讲：材料的性能(14/34) 一、钢材的物理力学性能（13/13） (4)钢材的规格 ?钢板：以“―宽度厚度长度”或“―宽度厚度”表示 ?型钢：?角钢：等边“L肢宽厚度”；