钢结构原理与设计第二章钢结构材料ppt课件.ppt

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1、第二章钢结构材料钢材的力学性能影响钢材性能的因素钢材的屈服条件钢材的牌号与选用钢材的破坏形式疲劳计算第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系2.1钢材的力学性能1软钢单向拉伸试验反映的力学性能1——弹性变形阶段fp,εp=0.1%2——弹塑性变形阶段,fy，εy=0.15%3——塑性变形阶段εst=2.5%4——强化(应变硬化)阶段fu5——颈缩阶段第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系理想弹塑性模型硬钢单向拉伸试验条件屈服强度f0.2第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系150300450600750900000.050.100.150.200.250.300.35

2、ε应变(%)应力(MPa)0.2%fy=235MPafy=345MPafy=690MPa抗拉强度fu热处理低合金钢低合金高强度结构钢碳素结构钢σP拉伸试验反映的力学性能（1）屈服点——反映强度指标（2）抗拉强度——反映强度储备第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系（3）弹性模量——反映应力应变关系E=206GPaG=79GPaμ=0.3（4）伸长率与断面收缩率——反映塑性变形性能第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系2、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产生裂缝的抵抗能力，是评估钢材质量的综合指标。第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系指标：无裂缝、断裂或起层则合格，否则不合格

3、（针对标准试件）第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系3、冲击韧性冲击韧性反映钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收能量的能力，衡量钢材抵抗脆性破坏的机械性能指标。第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系冲击韧性指标：击断构件所作的功Akv，J。第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系冲击韧性指标随温度的变化第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系指标：常温与低温下（+20、0、-20、-40度）的冲击韧性指标Akv第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系碳素结构钢：B、C、D质量等级的钢材要分别进行+20℃、0℃、-20℃的冲击试验(V形缺口)，Akv不小于27J。4、可焊性概念：在一定的焊接工艺条件下焊接后，焊缝金属

4、和近焊缝区的钢材不产生裂纹，施焊后焊缝的力学性能不低于焊接母材的力学性能。第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系控制指标：含碳量限制C≤0.20%。5、常见的结构钢碳素结构钢中的低碳钢：含碳量限制C≤0.25%。第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系低合金高强度钢：第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系桥梁用钢第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系6、耐候钢腐蚀作用：1、“干腐蚀”；2、“湿腐蚀”措施：1、涂料；2、耐候钢（Cu-P-Ti-Re）铜-磷-钛-稀土体系2.2影响钢材性能的主要因素1、化学成分的影响含碳量——含碳量愈高，强度愈高，塑性韧性可焊性降低。低碳

5、钢：C≤0.25%中碳钢：0.25%-0.60%高碳钢：0.60%-1.7%合金元素——适量的合金含量，提高强度，而不降低塑性韧性。如Mn、V、Nb、Ti第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系锰含量——适量可提高强度，而不降低塑性韧性；过量降低可焊性。硅含量——适量可提高强度，而不降低塑性韧性；过量降低塑性韧性、可焊性及抗锈性。S、P、O、N——有害元素，降低塑性韧性、可焊性及抗锈性。第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系2、生产过程对钢材性能的影响炉种——电炉钢、平炉钢、转炉钢★电炉费用高，不用于建筑结构钢；氧气转炉、平炉同样对待。★“钢由氧气转炉、平炉或电炉冶炼，除非需方有特殊要求，并在合同

6、中注明，冶炼方法一般由供方自行确定”第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系脱氧方法:用锰、硅、铝作为脱氧剂进行脱氧,它们之间的脱氧能力比为锰:硅:铝=1:5:90。第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系沸腾钢：Mn为脱氧剂；强度与塑性不低于镇静钢，韧性与疲劳性能差；价格便宜半镇静钢：MnSi为脱氧剂；很少使用镇静钢：MnSi为脱氧剂；性能好；成本高；使用多特镇静钢：MnSiAl为脱氧剂；性能更好第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系轧制方式：热轧：改善钢材性能；薄板优于厚板（表2.2）包括热轧型钢、热轧钢板冷轧：主要用于冷轧薄钢板热处理方式（淬火、回火等）热轧后的钢材经热处理得到调质钢；

7、淬火提高强度，降低韧性；回火可恢复韧性；用于高强螺栓。3、钢材硬化对钢材性能的影响应变硬化冷弯、冷拉的冷加工出现应变硬化，要设法消除影响。第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系钢板剪切；钢板冲孔时效硬化利用人工时效，测定硬化后的冲击韧性，以保证长期韧性。第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系4、温度的影响高温低温强度、弹模降低。（兰脆现象）低温变脆（冷脆转变温度）第二章钢结构材料中南大学桥梁工程系2.3钢材屈服条件简单应力状态复杂应力状