钢结构第二章2012.ppt

B.对无明显屈服点的钢材 3.应力应变曲线的简化 1)钢材在屈服点以前按理想的弹性体工作，屈服点以后按理想的塑性体工作。 2)超过 fy到屈服台阶终止的变形约为2.5%--3%，足以满足考虑结构的塑性变形发展的要求。 （2）钢材在静载作用下： 强度计算以fy为依据;fu为结构的安全储备。 4.单向拉伸时钢材的机械性能指标 （1）屈服点fy--应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的应力，它是衡量钢材的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。 3-3 A P M V P 3 3 Y X M 纯剪状态 对于Q235钢，fv=0.58fy=0.58×235=136.3N/mm2 考虑抗力分项系数后，fv=136.3/1.087=125.39N/mm2 规范取fv=125N/mm2。 第四节 影响钢材性能的因素(P27) “先天”因素（成因）： 化学成分，熔炼和浇注、轧制，以及热处理等，而以化学成分为主。 “后天”条件即影响因素：工作温度，荷载条件，制作等。 一 化学成分的影响(P27) 化学成分—原材料、冶炼、浇注、脱氧中形成 几种主要元素对钢材材性的影响 ＋ ＋＋ － ＋ ＋ 冷脆性 ＋ ＋ ＋＋ ＋ 热脆性 ＋ ＋ ＋＋ ＋ － 腐蚀稳定性 － － － － － － 可焊性 ＋＋ ＋ 疲劳强度 ―― － － － － － 冲击韧性 ―― － ―― － － ―― 伸长率 ＋＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 屈服强度 ＋＋ ＋＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋＋ 抗拉强度 性 能 氮 N 氧 O 磷 P 硫 S 钒 V 铜 Cu 锰 Mn 硅 Si 碳 C 化学元素 钢结构C?0.22%，焊接结构C ?0.2% 二、影响钢材性能的其他因素 1。冷加工硬化（应变硬化） 图2－5 钢材的硬化 冷作硬化 钢结构在冷加工过程中引起的强度提高称为冷作硬化。 冷加工包括：剪、冲、辊、压、折、钻、刨、铲、撑、敲等。 时效 随着时间的增长，纯铁体中残留的碳、氧固溶物质逐步析出，形成自由的碳化物或氧化物微粒，约束纯铁体的塑性变形，此为时效。 时效将提高钢材的强度，降低塑性、韧性。时效的过程可从几天到几十年。 (1)现象 P30 当截面完整性遭到破坏（如有裂纹、孔洞、刻槽、凹角）时，以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中应力分布将变得很不均匀，在缺陷或截面变化处附近，应力线曲折、密集，出现高峰应力。 图2－8 孔洞、缺口处的应力集中 2、应力集中的影响(P30) (2)产生的原因： a.构造缺陷：外部缺陷（如有裂纹、孔洞、刻槽、凹角等） 内部缺陷（内裂纹、气泡、非金属夹杂） b.内结应力:如焊接残余应力。 （内结应力在截面上是自相平衡。） (3) 应力集中的后果 应力高峰处产生双向或三向同号应力场，使材料塑性发展受到约束，容易产生脆性破坏。 3、温度的影响 正温范围 一般地，t?,强度、E?，变形? t2000C,变化不大 t?2500C，兰脆现象出现，产生表面氧化膜，塑性略?， 强度略?，兰脆区加工，可能产生裂纹。 t＝2600C～3200C，徐变明显 t＝4300C～5400C，fy，fu ?? t＝6000C， fy,fu?0 所以，工作温度以t1500C为宜，需要隔热防火。 图2－7 Cv值随温度T的变化 负温范围 fy、fu 略?，塑性、韧性?，变脆 钢材冷脆临界温度（T0） 钢材由塑性状态转变为脆性状态的温度。转变区内曲线最陡点对应的温度－钢材的转变温度。 T1与T2之间称为温度转变区。 要求结构工作温度tT1 但不要求tT2 影响冷脆临界稳度的主要因素 a。材质 b。受力性质（应力状态）T0拉T0弯 c。构件外形，缺口形状 d。截取试件方向，（?辊轧方向T0顺辊轧方向T0） (2)、循环荷载的影响 使材料变脆，容易发生疲劳破坏。 (1)、加载速度的影响 图2－15 断裂吸收能量随温度的变化 图2－16 加荷速率对断裂韧性的影响 5、其它：如板厚较大等。 4、荷载类型的影响(P31) 第四节 钢材的延性破坏和非延性破坏、循环加载的效应 P34 塑性材料是指由于材料原始性能以及在常温、静载并一次加荷的工作条件之下能在破坏前发生较大塑性变形的材料，而塑性变形能力很小的钢材，则属于脆性材料。 塑性破坏（延性破坏）：超过屈服点fy即有明显塑性变形产生，超过抗拉强度fu时构件将在很大变形的情况下断裂。塑性破坏的断口常为杯形，并因晶体在剪切之下相互滑移的结果而呈纤维状。 脆性破坏：在没有塑性变形或只有很小塑性变形即发生的破坏，其断口平直并因各晶粒往往在一个面断裂而呈光泽的晶粒状。 一 延性破坏和非延性破坏（塑性破坏与脆性破坏） 二 循