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钢结构材料
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钢结构材料
主要内容:
‹钢结构对材料性能的基本要求
‹钢材的塑性破坏、脆性破坏和疲劳破坏
‹影响钢材性能的一般因素
‹钢材的种类、牌号、规格和选用
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※钢结构对钢材的要求※
‹ 较高的强度(Strength)—轻质高强
‹ 足够的变形能力(Deformation)—优良的塑性、韧性
‹ 良好的加工性能(Fabrication)—适应冷、热加工
可焊性好
‹ 胜任恶劣环境的耐久性(Endurance)—适应低温
适应腐蚀介质
适应重复荷载
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※钢材在单向均匀受力下的性能※
结
构
钢
拉
伸
试
验
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拉伸过程中的各阶段的特性(一)
弹性阶段 OAE
•应力应变成线性比例关系=E 卸载
后变形消失。
•该阶段变形很小(Q235的 p = %),
是荷载作用下结构计算采用叠加原理的
σ塑性变形弹性变形
基础。ε,
屈服阶段 ECF
ε
•应力应变进入非线性的弹塑性阶段有明显的水平状的屈服平
台,应力基本保持不变(暂时丧失承载力)应变不断发展。
•应力波动的下限fy称为屈服强度。
•卸载后弹性变形消失,但仍残余变形-塑性变形。
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,
拉伸过程中的各阶段的特性(二)
强化阶段 FB
•钢材内部晶粒重新排列,恢复承载能力。
•应变明显比应力增加得快,最终应力达
到最高点fu,称为抗拉强度。
颈缩阶段 BD
•超过B点后,试件出现横向收缩,称“颈缩”,随后断裂。
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钢材强度特性的要点
‹ 屈服强度fy用作为钢结构设计的可达到的最大
应力,原因:
(1)fe、fp、fy非常接近,三者合一,可认为
弹性与塑性的分界点;
(2)fy以后,塑性变形很大,一旦超载,易
被发现加固补救;
(3)fy发展到fu,有很大一段区域,可作为
强度储备,称fy/fu为强屈比,。
‹ 为简化计算,钢结构塑性设计将实际应力
应变曲线视作理想弹塑性模型。
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塑性(Plasticity)及其指标
‹ 塑性—应力超过屈服点fy后,能产生一定的残余变形而不立即断裂的性能。
‹良好的塑性
9 使结构破坏前出现明显的变形,减少突然破坏的危险性。
9调整局部高峰应力,使应力平缓。
■
‹ 衡量塑性好坏的指标
9伸长率(延伸率) δ
9断面收缩率ψ
■
‹屈强比(fy/fu)越小,反映塑性变形的能力越强。
‹屈服点fy、抗拉强度fu、伸长率δ是钢材最基本、最重要的三个力学性能
指标,须满足钢结构设计规范对它们的要求。
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韧性(Toughness)及其指标
‹ 韧性—反映钢材抵抗冲击荷载、动
力荷载的能力,是钢材在变形和断
裂过程中吸收能力的度量。
‹ 良好的韧性使结构抗震能力提高
‹ 韧性衡量的指标
‹ 韧性与塑性有关,但是又不同于塑性
‹ 韧性是钢材强度和塑性的综合反映
‹ 优良的塑性、韧性比强度指标更为重要
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钢材的冷弯性能
‹ 冷弯性能—衡量钢材在冷加工(常温)塑性变形时
抵抗裂纹的能力
‹ 是衡量钢材力学性能的综合指标:
9 既能反映钢材的塑性好坏
9 又反映钢材的内部质量
‹ 满足冷弯性能比满足fy、fu、δ都困难,一般特殊
要求才进行冷弯试验
试件弯曲180度表面及
侧面无裂纹、断裂或分
层,则为合格。
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