第2章钢结构材料61259

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1、第2章钢结构材料61259本文由易水云212贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第二章钢结构的材料塑性破坏钢材的破坏脆性破坏§2.1钢材的主要力学性能钢材的力学性能–––是钢材在各种作用下反映的各种特性，包括强度、塑性和韧性等方面的内容。一、强度强度–––钢材抵抗荷载不致破坏或失效的能力。图2.1碳素结构钢静力拉伸曲线(Q235钢)1.弹性阶段：σ≤fp式中：fp–––比例极限f2.弹塑性阶段：p<σ

2、塑性模型当σ

3、韧性–––衡量钢材抵抗脆性破坏的机械性能指标，其物理意义是构件在脆断时所吸收的冲击功(J)。图2.4冲击韧性试验及试件缺口形式五、可焊性可焊性是指在一定材料、工艺和结构条件下，钢材经过焊接后能获得良好的焊接接头的性能。可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12%~0.20%的碳素钢，可焊性最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。合金元素太多也对可焊性有不利影响。§2.2影响钢材性能的主要因素一、化学成分的影响Fe(低碳钢中约占99%)钢的基本元素C和其它元素C：是形成钢材强度的主要成分。对钢材的强度、是形成钢材强度的主要成分。塑性、韧性和可焊性有决定性的影响。随含C量增加

4、，钢材抗拉强度和屈服强度提高，但其他性能均降低。Si：是有益元素。强脱氧剂，适量的Si可提高强度Si：是有益元素。而不显著影响塑性、韧性、冷弯性能及可焊性。Mn：是有益元素。脱氧剂，适量时可有效提高钢Mn：是有益元素。材强度但不过多降低塑性和冲击韧性，还能消除热脆影响，但降低可焊性。S：有害元素，在高温下(800~1200℃)时使钢材变脆，称为热脆。P：有害元素，虽然能提高钢材强度和抗锈蚀能力，但严重降低钢材的塑性、韧性，且在低温时使钢材变脆，称为冷脆。O,N：有害元素，O的影响与S相似，N的影响与PN：相似。二、冶炼、浇注和轧制的影响冶炼、碱性平炉炼钢法钢材质量大体相当1.冶炼方

5、法顶吹氧气转炉炼钢法建筑钢材碱性侧吹转炉炼钢法–––钢材质量较差，已不用于承重结构沸腾钢2.浇注方法半镇静钢镇静钢脱氧程度钢材质量价格3.轧制–––可使钢材结晶致密，消除冶炼过程中的部分缺陷，质量较高。三、钢材的硬化时效硬化冷作硬化(应变硬化)1.时效硬化时效硬化–––钢材随时间进展将使屈服强度和抗拉强度提高，伸长率和冲击韧性降低，这种现象称时效硬化。2.冷作硬化冷作硬化–––钢材在弹塑性阶段或塑性阶段卸荷后再重复加载时，其屈服点将提高，即弹性范围增大，而塑性和韧性降低，这种现象称为冷作硬化。四、温度的影响fu、fy(N/mm2),E(kN/mm2)6005006050400300

6、2001000–1000100200300δfyE403020104005000600图2.5温度对钢材机械性能的影响δ(%)fu250℃–––fu提高而塑性和韧性下降(蓝脆现象)；260~320℃–––徐变；430~540℃–––fy、fu、E显著下降；600℃–––钢材承载能力几乎为零。负温–––强度提高，塑性和韧性降低，材料变脆。(低温冷脆)五、复杂应力作用的影响图2.6复杂应力作用状态1σeq=(σ1?σ2)2+(σ2?σ3)2+(σ3?σ1)22[]22222或σeq=σx+σy+σz2?(σxσy+σyσz+σzσx)+3(τxy+τyz+τzx)定义：σeq

7、–弹性状态σeq≥fy–––塑性状态平面应力状态σyσ2σ1σxτxyσ1σ2图2.7平面应力状态τxyτxyσxτxyσy2σeq=σ12+σ2?σ1σ2222或σeq=σx+σy?σxσy+3τxy普通梁中，只有σ和τ作用，即σx=σ，τxy=τ和σy=0σeq=σ2+3τ2纯剪时σi=0(i=x,y,z)σeq=3τ取σeq=fy，则τ=fy3=0.58fy=fv式中：fv–––钢材抗剪强度设计值。六、应力集中影响(a)图2.8(b)应力集中对钢材性能的影响(c