文档介绍：钢结构第二章钢结构的材料第二章本章内容钢结构对钢材有哪些性能方面的要求?如何获得这些性能方面的指标?影响钢材性能的主要因素有哪些?钢材会发生什么样的破坏形式?钢材的疲劳问题;选用钢材依据什么原则?钢材的分类与规格。本章教学要求掌握钢结构用钢材的主要性能及指标;掌握影响钢材性能的主要因素,特别是导致钢材变脆的主要因素;了解钢材的两种破坏形式(脆性、塑性破坏);掌握钢材疲劳的概念、影响疲劳强度的主要因素和疲劳计算方法。熟悉钢结构用钢材的种类、牌号、规格;掌握钢材选择的依据,做到正确选择钢材;§§、屈服极限和塑性钢材的冲击试验获得钢材的冲击韧性钢材的冷弯试验获得钢材的冷弯性能钢材的含碳量决定钢材的可焊性钢材的的化学成分决定钢材的抗腐蚀性能钢材的机械性能指标1、屈服点fy;2、伸长率δ;3、抗拉强度fu;4、冷弯性能;5、冲击韧性Cv(包括常温冲击韧性、0度时冲击韧性负温冲击韧性)。小节§:塑性破坏(延性破坏)脆性破坏(脆性断裂)§、直径的影响残余应力1)材料由弹性转入塑性是用形状改变能量强度理论来判断的;§:2)复杂应力状态下外荷载使单元体单位体积内所积聚的形状改变能等于单轴受力屈服的形状改变能时,钢材即由弹性转入塑性。外荷载使单元体产生应变,从而引起体积和形状改变,单元体内积聚了体积改变能和性状改变能。oZXY单元体受复杂应力(应力分量)复杂应力状态下以应力分量表示的形状改变能为单元体受主应力复杂应力状态下以主应力表示的形状改变能为单向应力作用下材料屈服时的形状改变能为材料处于弹性状态材料处于塑性状态复杂应力状态下材料由弹性进入塑性的条件为讨论钢材的屈服仅取决于三向主应力差值平方和的大小,而不是主应力的本身大小;当时单元体主要是各向均匀伸长或缩短引起的体积改变,其形状基本不变。即使各主应力值很高,材料也很难屈服;三向受压时(静水压力),不屈服也不破坏;三向受拉时;由于限制了材料的塑性发展,材料要发生脆性破坏。当一个异号,另两个同号但不等值时发生塑性变形图示简支梁1-1截面腹板与翼缘交界A点的应力1-1A对于薄板,厚度方向的应力很小,为平面受力状态。PPMM11AXVY一般的梁,只存在正应力和剪应力,则:2-2AVM22AYXq3-3APMVP33YXM3-3截面仅有剪力,弯矩、局部压力均为零,故该截面除剪应力外,正应力均为零,即为纯剪状态。一、概念1、循环荷载——结构或构件承受的随时间变化的荷载。PP11A1-1A§(按教材重写)(1)循环应力(2)应力循环特征—应力比ρ--构件截面应力随时间的变化。(3)应力幅在循环荷载作用下,应力从最大到最小重复一次为一次循环,最大应力与最小应力之差为应力幅:为常量常幅循环:为变量变幅循环:+σ-σt(b)脉冲循环(a)完全对称循环(c)不完全对称循环(d)(连续反复荷载)作用下,经过有限次循环,钢材发生破坏的现象,称之为疲劳。。缺陷→微观裂纹→宏观裂纹。,截面平均应力小于屈服点。(1)构件和连接的分类规范将构件和连接的种类分为8类,第1类为轧制的型钢(残余应力小)疲劳强度最高;第8类为角焊缝应力集中最严重疲劳强度最低。详见钢结构设计规范“疲劳计算的构件和连接分类(附录E)”。焊缝附近主体金属的应力由:实际应力循环均形成在拉应力范围(2)应力幅(Δσ)和应力循环特征(应力比ρ):-----++应力幅对焊接结构的疲劳强度有很大影响,而与名义最大应力σmax和应力比ρ无关。,根据试验资料可以绘出N次循环的疲劳图(σmax和σmin关系曲线)。当ρ=0和ρ=-1时的疲劳强度分别为σ0和σ-1,连接9><>BC并延长至A、D。非焊接结构的疲劳图DA由上述推导可知,对于非焊接结构和轧制钢材,疲劳强度与最大应力、应力比、循环次数和缺口效应(构造类型的应力集中情况)有关。ABCD直线方程为:DA非焊接结构的疲劳图(3)应力循环次数N(疲劳寿命)应力循环次数N&lt;5×104,不需要进行疲劳计算。应力幅越低,作用循环次数越多,疲劳寿命越高;应力幅相同,作用的循环次数越多,疲劳寿命越高。0NX105N1N2fy123456由试验结果,以及上述分析可知钢材的疲劳强度主要与构