第十九节_钢结构的材料_.ppt

§19 钢结构的材料 　　§19.1 钢材的主要机械性能 19.1.1钢材的破坏形式 1）塑性破坏 2）脆性破坏 19.1.2钢材的主要性能 1）受拉、受压及受剪时的性能: ①低碳钢的应力—应变曲线图(见图19－1) ②高碳钢的拉伸曲线 ③延伸率δ，δ10，δ5衡量钢材塑性性能的指标。 ④单向受压基本相同 2）冷弯性能：钢材在冷加工（常温下产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力，冷弯试验 3）韧性:在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力 4）可焊性：在一定的工艺和结构条件下，钢材经过焊接后能够获得良好的焊接接头性能,包括：施工上的可焊性及使用性能上的可焊性 施工上的可焊性要求在一定的焊接工艺下，焊接金属和焊区的钢材均不产生裂缝，使用性能上的可焊性要求施焊后力学性能不低于母材的力学性能。 受复杂应力时钢的强度极限 单向应力σ→σs塑性状态 实际结构中常常三向应力状态，单元体，如何判定？ 能量强度理论合适将应力折算成σred与fy比较 １．三向应力 平面应力 正应力和剪应力 纯剪时 　　　　　　　　 当σred≤fy时，钢材处于弹性阶段 当σred fy时，处于塑性阶段 §19.2 影响钢材性能的主要因素 19.2.1化学成分的影响： C、Si、Mn、S、P、O、N 19.2.2钢材缺陷的影响：偏析、非金属夹渣、裂纹、分层 19.2.3钢材的硬化 冲孔、剪切、冷压、冷弯都会产生局部和整体硬化， 冷作硬化 　　19.2.4温度的影响 　　－500C — -300C————常温——— 850C 　　 低温冷脆 强度高 抗拉强度、屈服点、 弹模，下降 　　————2500C————6000C 　　　　　 蓝脆 流限、极限强度 弹模为零 　　19.2.5应力集中和钢材疲劳 　　1）应力集中 （1)截面发生急剧变化（孔洞、槽口、裂缝、厚度突然改变等）,构件中的应力线在这些地方发生转折，应力的分布不再是均匀的，出现局部的高峰应力、形成应力集中（见图19－4） 　（2)应力集中系数ξ: 式中： （3)影响：变脆，动荷载下，反复荷载、低温下过早破坏 2)疲劳破坏 (1)钢材在连续的反复荷载作用下，其应力低于抗拉强 度，甚至低于屈服点时，也会使构件发生破坏，即疲 劳破坏，导致疲劳破坏的应力叫疲劳强度 （2)影响因素 应力集中程度 应力循环特征值ρ 一次循环：一次大小或方向的变化 　　　　　　　　（拉正压负） 应力循环形式见图19-5。 图中： a对称循环ρ＝－1 b反对称循环ρ＝0脉冲循环 c -1ρ0或0ρ1，不对称循环高于σs 以拉为主，以压为主（大压，小拉破坏） ρ越小，疲强越低 应力循环次数n（见图19－6） n大，疲强小，200万次，σmax上限应力 应力的种类（拉压弯）、钢种、钢材本身均匀性，温度和残余应力等都有影响 疲劳容许应力[σn]的确定方法 n=200万次，σmax～σmin关系图（见图19－7） C点：ρ＝0,[σ0] B点：ρ＝－1，[σ-1] 　　 -1ρ0,BC上绝对值最大应力为拉应力时 式中：k-为斜率 绝对值最大应力为压应力时，AB段 CD段[σn]高于[σ]，疲劳计算不起作用 §19.3 钢材的种类与选用 19.3.1钢材的品种 　 钢材（普通碳素钢和合金钢） 1）普通碳素钢 　 国家供应（甲、乙、特） (1)冶炼方法（平炉钢（不用符号）、顶吹氧气转炉钢（D）、侧吹碱性转炉钢（J）、侧吹酸性转炉钢（S）、电炉钢。 (2)含碳量大小 (3）硬度 (4）杂质多少（普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢） 2）低合金钢 16Mn、16Mnq钢 3）其他 支座，高强螺栓、螺母、垫圈、铆钉 19.3.2规格 1）钢板 （1）毛边钢板，纵横双向轧制，双向强度高，用于腹板，节点板等双向受力处 （2）轧边钢板，纵向轧制，翼缘板，单轴受力处，纵强高于横强 （3）表示方法 —200×12×1000 2）型钢 （1）角钢：等边 ∠100×12 　　 不等边 ∠ 100×80×12 （2）槽钢 （3）工字钢 见型钢表《材力》中 19.3.3钢材选用 * *