第2章钢结构材料

天若有情天亦老,人学物理数学金融生物死得早

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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 ≤ f p 式中：fp ––– 比例极限
f 2. 弹塑性阶段： p < σ < f y
式中：fy ––– 屈服点 3. 屈服阶段： σ = f y 4. 强化阶段： f y < σ ≤ f u 式中：fu ––– 抗拉强度
σ 5. 颈缩阶段： 下降迅速
理想弹塑性模型 当 σ < fy 时 ––– 材料为完全弹性体 当 σ ≥ fy 时 ––– 材料为完全塑性体 (忽略应变硬化作用)
σ
fy
0
ε
图2.2 理想弹塑性体的应力－应变曲线
定义钢材强度的三项重要指标： fy 、fu和δ
屈强比 fy / fu ––– 钢材强度储备的参数， fy / fu ，强度储备
二、塑性 塑性 ––– 指钢材破坏前产生塑性变形的能力。 衡量标准 ––– 伸长率 δ
l1 ? l0 δ= × 100% l0
式中：l0 ––– 试件原标距长度，l0=5d0或l0=10d0； l1 ––– 试件拉断后标距的长度。 –––断面收缩率ψ
ψ =
A0 ? A1 × 100% A0
三、冷弯性能
冷弯性能 ––– 衡量钢材在常温下冷加工弯曲 时产生塑性变形的能力。
图2.3 冷弯性能试验
四、韧性 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，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。

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