第三章工程结构材料的物理力学性能.pptVIP

第三章工程结构材料的物理力学性能第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日第三章：材料的性能

一、钢材的物理力学性能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2页，共34页，星期日，2025年，2月5日第三章：材料的性能

一、钢材的物理力学性能(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3页，共34页，星期日，2025年，2月5日第三章：材料的性能

一、钢材的物理力学性能2、复杂应力下钢材的性能(1)复杂应力状态下的屈服条件?判别方法：用能量理论建立屈服条件，用折算应力判别?当时，钢材没有屈服?当时，钢材屈服。?折算应力?以主应力表示：?以应力分量表示第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日第三章：材料的性能

一、钢材的物理力学性能?分析结果：?主应力同号时，不易屈服，塑性下降，越接近越明显。?主应力异号时，易屈服，破坏呈塑性，差别越大越明显。(2)反复荷载下钢材的疲劳?疲劳破坏：在低于强度的应力反复作用下，所发生破坏。?疲劳破坏特点：?包括裂纹形成，缓慢发展和迅速断裂三个过程?没有明显的变形，脆性破坏第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日第三章：材料的性能

一、钢材的物理力学性能?影响因素：?荷载的的性质：拉、压、剪等?应力循环特征：(应力比)静载（=1）同号循环（0）脉冲循环(=0)异号循环(0)完全对称循环（-1）?循环次数:应力比一定时，疲劳强度与荷载的循环次数有关。第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日第三章：材料的性能

一、钢材的物理力学性能?疲劳极限：当最大应力小于某一数值，反复荷载循环无穷次，材料也不会破坏。?疲劳曲线(试验结果)?循环N次?包络线ABCD?简化疲劳曲线ABCD的方程BCD(拉为主)AB(压为主)第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日第三章：材料的性能

一、钢材的物理力学性能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8页，共34页，星期日，2025年，2月5日第三章：材料的性能

一、钢材的物理力学性能(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9页，共34页，星期日，2025年，2月5日第三章：材料的性能

一、钢材的物理力学性能(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