第2章钢结构材料(2)

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S：有害元素，在高温下(800~1200℃)时使钢材变 脆，称为热脆。 P：有害元素，虽然能提高钢材强度和抗锈蚀能力， 但严重降低钢材的塑性、韧性，且在低温时使 钢材变脆，称为冷脆。 O, N：有害元素，O的影响与S相似，N的影响与P N： 相似。
二、冶炼、浇注和轧制的影响 冶炼、 碱性平炉炼钢法 钢材质量大体相当 1. 冶炼 方法 顶吹氧气转炉炼钢法 建筑钢材
碱性侧吹转炉炼钢法 ––– 钢材质量较差， 已不用于承重结构
沸腾钢 2. 浇注方法 半镇静钢 镇静钢
脱 氧 程 度
钢 材 质 量
价 格
3. 轧制 ––– 可使钢材结晶致密，消除冶炼过程 中的部分缺陷，质量较高。
三、钢材的硬化 时效硬化 冷作硬化 (应变硬化)
1. 时效硬化 时效硬化 ––– 钢材随时间进展将使屈服强度和 抗拉强度提高，伸长率和冲击韧 性降低，这种现象称时效硬化。
2. 冷作硬化 冷作硬化 ––– 钢材在弹塑性阶段或塑性阶段卸荷 后再重复加载时，其屈服点将提高， 即弹性范围增大，而塑性和韧性降 低，这种现象称为冷作硬化。
四、温度的影响
fu、 fy(N/mm2), E(kN/mm2) 600 500 60 50
400 300 200 100 0 –100 0 100 200 300
δ
fy E
40 30 20 10 400 500 0 600
图2.5 温度对钢材机械性能的影响
δ (%)
fu
250℃ ––– fu 提高而塑性和韧性下降 (蓝脆现象)； 260~320 ℃ ––– 徐变； 430~540 ℃ ––– fy、fu、E 显著下降； 600℃ ––– 钢材承载能力几乎为零。 负温 ––– 强度提高，塑性和韧性降低，材料变脆。 (低温冷脆)
五、复杂应力作用的影响
图2.6 复杂应力作用状态
1 σ eq = (σ 1 ? σ 2 ) 2 + (σ 2 ? σ 3 ) 2 + (σ 3 ? σ 1 ) 2 2
[
]
2 2 2 2 2 或σ eq = σ x + σ y + σ z2 ? (σ xσ y + σ yσ z + σ zσ x ) + 3(τ xy + τ yz + τ zx )
定义：σeq < fy ––– 弹性状态
σeq ≥ fy ––– 塑性状态
平面应力状态
σy σ2 σ1 σx τxy σ1 σ2
图2.7 平面应力状态
τxy τxy σx
τxy
σy
2 σ eq = σ 12 + σ 2 ? σ 1σ 2
2 2 2 或σ eq = σ x + σ y ? σ xσ y + 3τ xy
普通梁中，只有σ和τ作用，即 σx = σ， τxy = τ 和 σy = 0
σ eq = σ 2 + 3τ 2
纯剪时
σi = 0 (i = x, y, z)
σ eq = 3τ
取σ eq = f y，则
τ=
fy 3
= 0.58 f y = f v
式中：fv ––– 钢材抗剪强度设
计值。
六、应力集中影响
(a)
图2.8
(b)
应力集中对钢材 性 能 的 影 响
(c)
应力集中程度取决于物件的形状变化。 ? 在静力荷载作用下，对截面强度无影响。 ? 应力集中处使材料处于复杂应力状态，降 低其塑性。
§2.3 钢材的种类和选用
一、

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