结构钢的材性.PDF

第二章 结构钢的材性 §2-1 建筑钢材应具有的性能 §2-2 钢材在各种应力下的性能 §2-3 钢材的本构关系 §2-4 焊接残余应力 §2-1 对建筑钢所要求的性能： 材料的性能 使用性能、工艺性能 力学性能、化学性能 一、 钢材的机械性能 1 强度性能 在外力作用下，截面内单位面积上抵 抗塑性 变形和断裂的能力 依受力情况，分为抗拉、抗压、抗剪、抗弯 §2-1 对建筑钢所要求的性能： 一、 钢材的机械性能 1 强度性能 典型低碳钢的应力-应变曲线 §2-1 对建筑钢所要求的性能： 一、 钢材的机械性能 1 强度性能 钢材的工作特性分成以下5个阶段： 1．弹性阶段：卸载后，变形可完全恢复；比例极限 f ( )， p p 直线段的最大应力。弹性极限 f ( ) e e 2．弹塑性阶段：由于试件断面仍然存在应力集中现象，当荷 载达到 （弹性极限荷载）时，截面局部区域率先进入塑性 状态，至全截面进入塑性状态。因发生了塑性变形，此阶 段内卸载，变形不能完全恢复。屈服强度 f ( ) y y 3 ．塑性阶段：截面材料屈服，铁素体晶粒之间发生滑移，钢 材内部晶粒重新排列，原晶格结构中的空位在晶粒滑移中 被逐渐补齐。一个更为完善的晶格结构取代了原有的、有 缺陷的晶格结构。 §2-1 对建筑钢所要求的性能： 一、 钢材的机械性能 1 强度性能 钢材的塑性阶段十分重要，它使构件截面应力的重 新分布成为可能: §2-1 对建筑钢所要求的性能： 一、 钢材的机械性能 1 强度性能 4 、强化阶段：由于晶粒已经重新排列，钢材以新的内部结构形 式抵抗外力，承载能力有不同程度的提高。该阶段末尾对应 的应力值为极限强度 f ( ) ； u u 5、颈缩阶段：当试件最薄弱截面的应力达到极限强度时，该截 面将出现横向收缩，同时塑性变形迅速增大，这种现象称为 颈缩。该阶段中，曲线给出的名义应力不断下降，而实际应 力值仍在不断上升，并出现较为复杂的应力状态。 §2-1 对建筑钢所要求的性能： 一、 钢材的机械性能 1 强度性能 f ( ) 符合虎克定律 p p 十分接近，难以明确划分 f ( ) p p 无残余应变 0.01 ％的残余应变 f ( ) 弹塑性的转折点 y y 0.2 ％的残余应变 f ( ) 强度极限 u u §2-1 对建筑钢所要求的性能： 一、 钢材的机械性能 1 强度性能 小，不易脆断，材料性能未充分发挥 屈强比： 高，易脆断，塑性储备太少 屈服点f ( ) 与抗拉强