文档介绍：钢材的主要性能指标力学性能工艺性能钢材的技术性质力学性能又称机械性能,是钢材最重要的使用性能。在建筑结构中, 对承受静荷载作用的钢材,要求具有一定的力学强度, 并要求所产生的变形不致影响到结构的正常工作和安全使用。对承受动荷载作用的钢材, 还要求具有较高的韧性而不致发生断裂。通过一次拉伸试验可得到抗拉强度,伸长率和屈服点三项基本性能; 通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能; 通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。(一)、强度:在外力作用下,材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。测定钢材强度的方法是拉伸试验,钢材受拉时,在产生应力的同时,相应的产生应变。应力- 应变的关系反映出钢材的主要力学特征。一、力学性能: 强度试验:低碳钢的拉伸实验标准试件:按照一定的要求, 对表面进行车削加工后的试件。l 0A 0d 0l 头部头部工作段非标准试件:不经过加工,直接在线材上切取的试件。ε 0 A0 B CB0 DC E DF E C 上上屈服点 C 下下屈服点 OB —弹性阶段 BC —屈服阶段 CD —强化阶段 DE —颈缩阶段低碳钢拉伸过程的σ-ε图低碳钢拉伸过程的σ-ε图σ根据低碳钢受拉时的σ-ε曲线可了解到抗拉性能的下列特征指标。 1 . 弹性阶段可得到弹性模量 E和比例极限 2 . 屈服阶段可得到屈服强度 3 . 强化阶段压力曲线又有上升趋势这一阶段可得到抗拉强度 4 . 颈缩阶段当试件达到时,在承载力最弱的截面处,截面收缩,局部变细,并且荷载下降直至拉断,本阶段可得到收缩率和伸长率σp 术语解释 1、弹性模量和比例极限: 钢材受力初期, 应力与应变成正比例增长,应力与应变之比是常数,称为弹性模量即 E= σ/ε。这个阶段的最大应力( A点的对应值) 称为比例极限σa。 E 值越大,抵抗弹性变形的能力越大;在一定荷载作用下, E值越大,材料发生的弹性变形量越小。一些对变形要求严格的构件, 为了把弹性变形控制在一定限度内,应选用刚度大的钢材。ε 0 A0 B CB0 DC E DF E C 上上屈服点C 下下屈服点σ 2、弹性极限: 应力超过比例极限后, 应力-应变曲线略有弯曲, 应力与应变不再成正比例关系,但卸去外力时,试件变形仍能立即消失,此阶段产生的变形是弹性变形。不产生残留塑性变形的最大应力( B点对应值)称为弹性极限σb。事实上, σa和σb相当接近。ε 0 A0 B CB0 DC E DF E C 上上屈服点C 下下屈服点σ3、屈服强度: 屈服强度:钢材开始丧失对变形的抵抗能力,并开始产生大量塑性变形时所对应的应力。在屈服阶段,锯齿形的最高点所对应的应力称为屈服上限;锯齿形的最低点所对应的应力称为屈服下限。屈服上限与试验过程中的许多因素有关。屈服下限比较稳定,容易测试,所以规范规定以屈服下限的应力值作为钢材的屈服强度,用σs表示。ε 0 A0 B CB0 DC E DF E C 上上屈服点C 下下屈服点σ中碳钢和高碳钢没有明显的屈服现象, 规范规定以 % 残余变形所对应的应力值作为条件屈服强度,用σ 表示。屈服强度对钢材使用意义重大,一方面, 当构件的实际应力超过屈服强度时,将产生不可恢复的永久变形;另一方面, 当应力超过屈服强度时,受力较高部位的应力不再提高,而自动将荷载重新分配给某些应力较低部位。因此,屈服强度是确定容许应力的主要依据。σε 0 A % ab 4、抗拉强度(极限强度): 当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变形的能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达到最大值。此后钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大塑性变形,此处试件界面迅速缩小,出现颈缩现象,直到断裂破坏。抗拉强度是钢材所能承受的最大拉应力,即当拉应力达到强度极限时, 钢材完全丧失了对变形的抵抗能力而断裂。抗拉强度虽然不能直接作为计算依据,但屈服强度与抗拉强度的比值, 即“屈强比”(σs/σb)对工程应用有较大意义。屈强比愈小,反映钢材在应力超过屈服强度工作时的可靠性愈大,即延缓结构损坏过程的潜力愈大, 因而结构愈安全。但屈强比过小时,钢材强度的有效利用率低,造成浪费。常用碳素钢的屈强比为 ~ ,合金钢的屈强比为 ~ 5、疲劳强度: 受交变荷载反复作用,钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象。称为疲劳破坏。疲劳破坏首先是从局部缺陷处形成细小裂纹,由于裂纹尖端处的应力集中使其逐渐扩展,直至最后断裂。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的,所以危害极大,往往造成灾难性的事故。在一定条件下,钢材疲劳破坏的应力值随应力循环次数的增加而降低。钢材在无数次交变荷载作用下而不致引起断裂的最大循环应力值,称为疲劳强度极限。钢材