[工学]第二章 钢结构的材料---1.pptVIP

主要内容 §2.1 钢结构对结构用钢的基本要求 §2.2 钢材的破坏形式 §2.3 钢材的主要力学性能 §2.4 影响钢材性能的主要因素 §2.5 钢材的种类、规格及选用原则 较高的强度— 轻质高强 足够的变形能力 — 优良的塑性韧性 良好的加工性能 — 适应冷、热加工，可焊性好 胜任恶劣环境的耐久性—适应低温、适应腐蚀 介质、适应重复荷载 2.2 钢材的破坏形式 塑性破坏 加载后有较大变形，因此破坏前有预兆，断裂时断口呈纤维状，色泽发暗。 脆性破坏 几乎没有任何征兆的突然破坏。断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。 2.3 钢材的主要性能 2.3.1 钢材在单向一次拉伸下的工作性能 2.3.2 钢材的冷弯性能 2.3.3 钢材的动力性能 2.3.4 钢材的可焊性和耐久性 2.3.5 钢材在复杂应力作用下的工作性能 2.3.6 钢材的疲劳性能 2.3.1 钢材在单向一次拉伸下的工作性能 1. 钢材一次拉伸 （常温、静载） 2. 钢材一次拉伸的应力—应变曲线 对于没有明显屈服点的钢材，其屈服条件是根据试验分析结果而人为规定——永久变形为0.2％时对应的应力作为屈服点，用σ0.2表示，称为名义屈服点或条件屈服点。 3. 钢材的强度指标 屈服强度 fy — 衡量结构承载能力和确定强度设计值的重要指标 （1）作为弹性工作和塑性工作的分界点； （2）钢材屈服后塑性变形很大，使结构不能继续使用；同时变形极易被人们发现，可及时采取措施，避免突然破坏。 抗拉强度 fu — 钢材破坏前所能承受的最大应力，衡量钢材巨量变形后的抗拉能力 （1）直接反映钢材内部组织的优劣 ； （2）钢结构极大的强度储备，为结构提供了安全保障。 强屈比 fu/ fy 可看作是衡量钢材强度储备的一个系数，强屈比越大，钢材的安全储备越大。 4.钢材的塑性指标 塑性—钢材在外力作用下产生永久变形时抵抗断裂的能力 良好的塑性使结构破坏前出现明显的变形，减少突然破坏的危险性。同时，调整局部高峰应力，使应力平缓。 伸长律δ 截面收缩率ψ 屈强比（fy/fu)越小，反映塑性变形的能力越强。 屈服点fy、抗拉强度fu、伸长率δ、是钢材最基本、最重要的三个力学性能指标，须满足钢结构设计规范对它们的要求。 2.3.2 钢材的冷弯性能 ?冷弯性能—衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时对裂纹的抵抗能力的一项指标。 2.3.2 钢材的冷弯性能 2.3.3 钢材的动力性能 韧性—衡量钢材承受动力荷载作用时抵抗脆性破坏的性能，也是材料在塑性变形和断裂时吸收能量的能力。它是强度与塑性的综合指标。 试件断口处单位面积上的功即为冲击韧性值 冲击韧性值 受温度影响，特别当温度低于某值时， 急剧下降。 分为常温（20o），负温 （ 0o 、 -20o、-40o） “低温工作环境” ＋“动力荷载”，不仅要有 常温（20o）保证，还要有负温 保证。 2.3.5 钢材在复杂应力作用下的工作性能 2.3.5 钢材在多轴应力作用下的工作性能 第四强度理论 三向均为拉应力时，直到破坏也没有明显塑性变形，属脆性破坏 三向均为压应力且数值相近时，材料既不进入塑性，也不断裂 当有异号应力，且同号应力相差较大时，较易进入塑性状态 钢材的抗剪强度设计值取为0.58f 2.3.6 钢材的疲劳性能 应力循环次数—疲劳寿命N 连续重复荷载作用下应力由最大到最小的循环次数 疲劳极限 应力循环无限次，不发生疲劳破坏 依据国际有关标准建议，规定=5×106次为疲劳极限对应的循环次数 《钢结构设计规范》：N=5×104次，应进行疲劳计算 影响疲劳的主要因素： 应力集中 材质缺陷：偏析、夹杂、裂纹、分层、 焊缝中的裂纹、夹渣、气孔等 构件截面变化：孔洞、刻槽 应力幅 应力比 应力幅越大，N越小 ，疲劳强度最低 应力循环次数 厦门大学 建筑与土木工程学院 * 厦门大学 建筑与土木工程学院 厦门大学 建筑与土木工程学院 2.1 钢结构用材的基本要求 厦门大学 建筑与土木工程学院 应极力避免钢结构发生危险的脆性破坏 冶炼、加工、使用、环境、设计等多种因素会影响钢结构发生脆性破坏。 厦门大学 建筑与土木工程学院 厦门大学 建筑与土木工程学院 视频 厦门大学 建筑与土木工程学院 一般可将钢材视为理想弹-塑性材料： 残余应力的存在，比例极限 fp 和弹性极限fe 很难区分； 应力达到fy 时的应变（0.15％）和fp时的应变（0.