钢结构基本原理课件-第2章-钢结构材料.pptxVIP

结构设计的基本概念结构设计要求结构设计基本概念安全性、适用性、经济性、耐久性S ≤ RR 的表现形式：承载力、刚度、变形能力 R的关联因素：材料性能、截面和板件性能、 杆件性能、体系性能 钢结构材料Material of Steel Structures第1节 结构钢对材料基本性能的要求 第2节 影响钢材性能的一般因素第3节 复杂应力与应力集中 第4节 疲劳破坏第5节 钢材分类、规格和选用第6节 结构钢材的新发展 一、单向拉伸试验第1节 结构钢对材料基本性能的要求试验条件：标准试件标准加载方式标准温度试验曲线弹性、屈服、强化、颈缩弹性、强化、颈缩：低碳钢与低合金钢：高强度钢屈服荷载与极限荷载参阅?§2.1 二、基本性能要求和指标第1节 结构钢对材料基本性能的要求3.韧性静力韧性(材料拉伸图), 冲击韧性 p24 图2-13 4.冷加工性冷弯实验 p25 图2-14 5.可焊性施工可焊性、使用可焊性6.耐久性抗腐蚀能力、抗疲劳能力1.强度比例极限、屈服点、极限强度、屈强比2.塑性伸长率 面缩率参阅?§2.1-§2.5→ 理想弹塑性模型 影响钢材性能的一般因素第2节 影响钢材性能的一般因素6.加荷速度1.化学成分Fe, C, Si, Mn, V, S(O), P(N), 其他例：Nb(铌)-细化晶粒，提高强度韧性4.应力应变历史超屈服加载——硬化、残余应变与塑性变形引起的残余应力2.生产过程冶炼方法、浇铸过程、轧制工艺不均匀温度场引起的残余应力5.温度低温：冲击韧性的温度转变区高温：300°C蓝脆、600°C软化3.时效时间——硬化参阅?§2.8 一、复杂应力与屈服条件第3节 复杂应力与应力集中折算应力Mises屈服条件弹性多轴应力场对屈服条件的影响若应力同号则屈服时纯剪状态塑性考虑两向应力状态且反之参阅?§2.3 二、应力集中第3节 复杂应力与应力集中定义：因钢材缺陷或制作引起的几何突变，造成各点钢材应力不均匀的状况称为应力集中应力集中与同号应力场：应力集中系数：应力集中程度与缺陷几何的关系几何变化不均匀→泊凇比→正交方向的同号应力钢材塑性与应力集中程度的缓解几何突变的例子：孔洞，宽度突变、厚度突变参阅?§2.8.6受弯截面上的应力分布是否为应力集中的表现？ 三、超屈服作用（低周疲劳）第3节 复杂应力与应力集中材料滞回曲线鲍辛格效应应力强化塑性能量消耗参阅?§2.2 四、塑性破坏与脆性破坏第3节 复杂应力与应力集中塑性破坏：构件（结构）经历了显著塑性变形后失去承载能力的破坏脆性破坏：构件（结构）未经历显著塑性变形即失去承载能力的破坏导致脆性破坏的因素：—— 材料脆化 (原因……—— 构造不合理(截面突然变化)—— 其他结构设计应避免脆性破坏，但使用塑性材料也可能发生脆性破坏PΔ参阅?§2.7，§3.3 一、高周疲劳第4节 钢材疲劳破坏1.疲劳破坏2.破坏机理3.断口特征次数、破坏时名义应力4.疲劳寿命内部缺陷、裂纹形成、裂纹成长、裂纹失稳扩展、构件断裂一定应力循环形式下，钢材疲劳破坏发生前所经历的应力循环次数参阅?§2.7.2，§3.4 二、疲劳研究的第一种类型第4节 钢材疲劳破坏1.研究依据2.应用对象3.主要概念小型钢材疲劳试件非焊接构件疲劳强度 ：一定应力循环形式 下，疲劳部位到达疲劳寿命 N为止经历的绝对值最大的应力应力比：应力比定义中何者是 二、疲劳研究的第一种类型第4节 钢材疲劳破坏疲劳强度极限（门槛值）（疲劳强度）设计时针对某一特定构造N 为定值4.工程应用的Goodman图工程计算方法：一定应力比时，对所要求的疲劳寿命参阅?§2.7.2，§3.4 三、疲劳研究的第二种类型第4节 钢材疲劳破坏1.研究依据2.应用对象3.主要概念4.工程应用方式大型足尺钢结构构件焊接构件疲劳破坏与应力比关系不密切，而与疲劳部位到达疲劳寿命 N 为止经历的应力幅有关应力幅：5.应力幅准则的物理原因（残余应力）和力学背景参阅?§2.7.2，§3.4 四、变幅疲劳第4节 钢材疲劳破坏1.常幅疲劳与变幅疲劳的概念2.变幅疲劳的Miner准则及等效应力幅的推导 M A Miner, 美国道格拉斯飞机公司机械工程师, 1945年提出该准则对每一应力幅有设存在应力幅由以上结果消去c代入Miner准则参阅?§2.7.2，§3.4 一、钢材牌号 第5节 钢材规格与选用普通碳素钢质量等级[脱氧方法]低合金钢Q235A[F,b,(z)] (旧称3号钢)Q2