钢结构教学课件PPT钢结构材料

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1、第二章钢结构材料本章内容2.1钢材的力学性能2.2钢材的破坏形态2.3影响钢材性能的因素2.4钢材的分类2.5钢材的选用2.6钢材的规格2.1钢材的力学性能2.1.1钢材的强度强度是钢材的一项主要机械性能，可通过单向拉伸实验确定。图2.1钢材的应力-应变关系2.1钢材的力学性能2.1.1钢材的强度1.比例极限P这是应力-应变图中直线段的最大应力值。严格地说，比P略高处还有弹性极限，但弹性极限与P极其接近，所以通常略去弹性极限的点，把P看做是弹性极限。2.屈服点y应变在P之后不再与应力成正比，而是渐渐加大

2、，应力-应变间成曲线关系，一直到屈服点。3.抗拉强度u屈服平台之后，应变增长时又需有应力的增长，但相对地说·应变增加得快，呈现曲线关系直到最高点。2.1钢材的力学性能2.1.1钢材的强度1.比例极限P这是应力-应变图中直线段的最大应力值。严格地说，比P略高处还有弹性极限，但弹性极限与P极其接近，所以通常略去弹性极限的点，把P看做是弹性极限。2.屈服点y应变在P之后不再与应力成正比，而是渐渐加大，应力-应变间成曲线关系，一直到屈服点。3.抗拉强度u屈服平台之后，应变增长时又需有应力的增长，但相对地说·

3、应变增加得快，呈现曲线关系直到最高点。2.1钢材的力学性能2.1.2钢材的塑性钢材的塑性一般是钢材破坏前产生塑性变形的能力。衡量钢材塑性的好坏的主要指标是伸长率δ和截面收缩率ψ。图2.2拉伸试件2.1钢材的力学性能2.1.3钢材的冷弯性能钢材的冷弯性能是衡量钢材在常温下弯曲加工产生塑性变形时，抵抗产生裂纹能力的一项指标，由冷弯试验确定。它还是显示钢材内部缺陷状况的一项指标；是鉴定钢材在弯曲状态下塑性应变能力和钢材质量的综合指标。图2.3钢材冷弯试验示意图2.1钢材的力学性能2.1.4钢材的冲击韧性钢材的冲击韧性是也称

4、作缺口韧性，是衡量钢材在冲击荷载作用下，抵抗脆性断裂能力的一项力学指标，通常采用在材料试验机上对标准试件进行冲击荷载试验来测定。它用材料在断裂时所吸收的总能量来量度（Ak）。韧性是钢材强度和塑性的综合指标。图2.4钢材冲击韧性2.2钢材的破坏形态钢材的破坏形态：1、塑性破坏：是构件应力超过屈服点fy，并达到抗拉极限强度fu后，构件产生明显的塑性变形而断裂，其断口常为杯形，呈纤维状，色泽发暗。破坏前有明显的变形，且有较长的变形持续时间，便于发现和补救。2、脆性破坏：破坏前无明显变形，平均应力低于抗拉强度fu，甚至是低于

5、屈服强度fy，其断口平直，呈有光泽的晶粒状。破坏系突然，无明显预兆，此破坏危险性极大，应尽量避免。2.2钢材的破坏形态2.2.1钢材的脆性破坏1、产生原因：裂纹、材料的韧性、钢材化学成分、冶金缺陷、钢板厚度、加载速度、应力性质和大小、最低使用温度、连接方法和应力集中等。2、提高钢材抗脆性断裂性能的主要措施有：1）合理设计2）合理制作3）合理使用2.2钢材的破坏形态2.2.2钢材的疲劳破坏1、疲劳破坏：钢材或构件在连续反复荷载作用下，在应力远低于极限强度，甚至还低于屈服强度的情况下也会发生破坏，这种破坏称之为疲劳破坏（

6、fatiguefailure）。2、疲劳强度：疲劳破坏时，钢材达到的最大应力称之为疲劳强度。影响疲劳强度的因素：应力的种类（拉应力、压应力、剪应力和复合应力等）、应力循环形式、应力循环次数、应力集中程度和残余应力等。2.3影响钢材性能的因素2.3.1化学成分1、钢是含碳量小于2%的铁碳合金。钢中基本元素：Fe、C、Si、Mn、S、P、N、O。2、普通碳素钢中，Fe占99%，其余元素占1%。在低合金钢中，除了上述元素外，还有一定合金元素（镍、钒、钛等）（含量低于5%）2.3影响钢材性能的因素2.3.1化学成分碳C：含量

7、增加，钢材强度提高，而塑性、韧性和疲劳强度低。同时焊接性能和抗腐蚀性恶化。一般在碳素结构钢中不应超过0.22%，在焊接结构中还应低于0.2%。硫S：有害元素，常以硫化铁形式夹杂于钢中。当温度达800—1000℃时，硫化铁会熔化使钢材变脆，因而在进行焊接或热加工时，有可能引发热裂纹，称为热脆。降低钢材的塑性、韧性、可焊性、疲劳强度和抗锈蚀性能。含量应不超过0.055%。2.3.1化学成分磷P：降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度，在低温时，使钢材变脆，称之为冷脆。含量应不超过0.050%。可以提高强度和抗锈蚀性。(有

8、害成分)锰Mn：含Mn适量使强度↑，降低S、O的热脆影响，改善热加工性能，对其它性能影响不大,有益.在碳素结构钢中锰的含量为0.3%～0.8%，在低合金高强度钢锰的含量可达0.8%～1.8%。硅Si：碳素结构钢中应控制≤0.3%,在低合金高强度钢中硅的含量可达0.55%。2.3.1化学成分铝Al：强脱氧剂，还能细化晶粒，可提高钢的强度和低温韧性