文档介绍：第2章钢结构材料 2222钢材的强度 14第2章钢结构材料教学提示:钢结构在使用过程中会受到各种形式的作用,所以要求钢材具有良好的力学性能、耐久性能和加工性能,以保证结构安全可靠。本章讲述了钢材的主要力学性能及影响因素,介绍了我国钢材的常用品种、规格及性能指标,说明了如何选用合适的钢材。教学要求:本章让学生了解钢材的主要力学性能及影响钢材性能的各种因素。重点让学生了解钢材的一次拉伸性能、强度、塑性、冷弯性能和冲击性能,及影响钢材性能因素中的冷作硬化。掌握钢材的疲劳计算方法,了解钢材的分类和选用。§,所以对钢材的材料性能提出了要求。我国《钢结构设计规范》GB50017—2003屮就具休规定:承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保障,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。钢结构的种类繁多,性能羌别很大,适用于承重结构的钢只有少数的几屮,如:碳素钢中的Q235,低合金钢中的Q345、Q390、Q420等牌号的钢材。§,所提供的强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等。这些性能指标是钢结构设计的重要依据,它们主要试验来测定,如拉弯试验、冷弯试验和冲击试验等。。试验一般是在标准条件进行的,即采用合国家标准规定形式和尺寸的标准试件,在室温2(rc左右,按规定的加载速度在拉力试验机上进行。低碳钢和低合金钢(含碳量和低碳钢相同)一次拉伸时的应力-应变Illi线示于图2-1(a),简化的光滑曲线示于图2-l(b)o由应力■应变规律示出的各种力学性能指标如下。(6)图2-1钢材的一次拉伸应力-应变曲线比例极限勺是应力-应变图中直线段的最大应力值。严格地说,比勺略髙处还有弹性极限,但弹性极限与勺极英接近,所以通常略去弹性极限的点,把勺看做是弹性极限。这样,应力不超过勺5寸,应力与应变成正比关系,即符合虎克定律,且卸荷后变形完全恢复。这一阶段,是图2・l(b)中的弹性阶段0A。材料的比例极限与焊接构件整休试验所得的比例极限,往往有差别,这是因构件屮残余皿力的影响所致。构件应力超过比例极限示,变形模量Et逐渐下降,对构件刚度有不利影响。屈服点是应变£在°■〃之后不再与应力成正比,而是渐渐加大,应力-应变间成曲线关系,一直到屈服点。这一•阶段,是图2-1(b)中的弹塑性阶段段ABo图2-1(b)中B点的应力为屈服点by,在此之后应力保持不变而应变持续发展,形成水平线段即屈服平台BC。这是塑性流动阶段。应力超过以后,任一点的变形中都将包括有弹性变形和塑性变形两部分,其中的塑性变形在卸载后不再恢复,故称残余变形或永久变形。勺与Sz间是简化了的光滑曲线(图2-lb),这样便于应用。实际上,由于加载速度及试件状况等试验条件的不同,屈服开始时总是形成曲线的上下波动,波动最高点称上屈服点,最低点称下屈服点。下屈服点的数值对试验条件不敏感,并形成稳定的水平线,所以计算时以下屈服点作为材料抗力的标准(用符号人表示)。屈服点是建筑钢材的一个璽要力学特性。其意义在于以下两个方面:作为结构计算中材料强度标准,或材料抗力标准。应力达到by时的应变(约为—%)与勺时的应变(约为—%)较接近,可以认为应力达到S时为弹性变形的终点。同时,达到S后在一个较大的应变范围内(约从—%到—%)应力不会继续增加,表示结构一时丧失继续承担更人荷载的能力,故此以by作为弹性计算时强度的标准。形成理想弹犁性体的模型,为发展钢结构计算理论提供基础。by之前,钢材近于理想弹性体,后,塑性应变范围很大何应力保持不增长,所以接近理想塑性体。因此,可以用两根直线的图形(图2-lb中的OA,F)作为理想弹塑性