文档介绍：第二章 钢结构的材料
学****本章的主要目的是如何选择钢材。这就要求首先掌握钢材的性能，其中最重要的是脆断。
第一节 钢结构对所用材料的要求
一、钢材的破坏形式
(plasticity failure)：钢材在产生和韧性下降，破坏常呈脆性破坏特征。 当t>400oC时，钢材的强度和E都急剧降低，t>600oC时其承载能力几乎丧失。
精选ppt
四、冷加工硬化和时效硬化
钢材在常温下加工称为冷加工。冷轧、冷弯、冲孔、机械剪切等冷加工使钢材产生很大的塑性变形，从而使fy提高，但同时降低了钢材的塑性和韧性，这种现象称为冷加工硬化。
钢材经过一定时间后强度提高但塑性降低，这种现象称为时效硬化。不同种类钢材的时效硬化过程可从几小时到数十年。
使钢材产生10%的塑性变形，再加热到200～300 oC，然后冷却到室温进行试验。这样可使时效在几小时内完成。
精选ppt
五、复杂应力状态的影响
在复杂应力如平面或立体应力作用下，钢材的屈服并不只取决于某一方向的应力，而是由反映各方向应力综合影响的 屈服条件来确定。
同号应力场使材料脆性加大
精选ppt
六、应力集中的影响
钢构件在缺陷或截面变化处附近将产生局部高峰应力，其余部位应力较低，称为应力集中。在应力高峰区域存在着同号的双向或三向应力。这种同号的双向或三向应力场有使钢材变脆的趋势。应力集中系数越大，变脆的倾向亦愈严重。
在负温下或动力荷载作用下，应力集中往往是引起脆性断裂的根源，设计中应设法避免或减小应力集中，并选用质量优良的钢材。
精选ppt
第四节 钢材的疲劳
一、钢材疲劳的基本概念
钢材在反复荷载作用下，在应力低于钢材抗拉强度甚至低于屈服点时突然断裂，称为钢材的疲劳或疲劳破坏。
钢结构中总存在有微观裂纹或类似的缺陷，导致应力集中。在多次反复荷载作用下，微观裂纹不断开展，应力集中现象越来越严重。当荷载反复循环达一定次数n（疲劳寿命）时，裂纹扩展使得净截面承载力不足以承受外力作用时，构件突然断裂，发生疲劳破坏。 疲劳破坏一般经历裂纹形成、裂纹缓慢扩展和最后迅速断裂三个阶段。
精选ppt
二、疲劳计算
反复荷载作用产生的应力重复一周叫做一个循环。Δσ=σmax-σmin称为应力幅，表示应力变化的幅度。
试验表明，焊接结构发生疲劳破坏并不是名义最大应力σmax作用的结果，而是焊缝部位足够大小的应力幅反复作用的结果。非焊接结构的的疲劳寿命不仅与应力幅有关，还与 其他因素有关。规范把疲劳计算公式中的应力幅调整为折算应力幅，以反映其实际工作情况。
疲劳计算的公式是以试验为依据的，分为常幅和变幅疲劳两种情况进行计算。
精选ppt
1. 常幅疲劳计算
Δσ≤[Δσ]
C、β——参数，根据表2—2中的构件和连接类别按表2-3采用。
Δσ——对焊接部位△σ =σmax-σmin；对非焊接部位 △σ=σmax-。
由上式可见，容许应力幅与钢材的强度无关，这表明不同钢材具有相同的抗疲劳性能。
精选ppt
2. 变幅疲劳计算
可近似地按照线性疲劳累积损伤原则，将随机变化的应力幅折算为等效应力幅Δσe，按下式进行疲劳计算：
吊车梁：根据实测结果，推算出设计基准期50年内各种吊车梁的应力循环总次数n(等效于满荷载时n= 2106次) ，相应的欠载效应的等效系数 f值如表2—3所示，重级工作制吊车梁的疲劳验算公式为：
精选ppt
当n≥105时，应进行疲劳计算。
疲劳计算采用的是容许应力幅法，计算公式是以实验为依据的，实验中已包含了动力的影响，故荷载应采用标准值且不乘动力系数，应力幅按弹性工作计算。
在完全压应力（不出现拉应力）循环中，由于压应力不会使裂纹继续扩展，故规范规定此种情况可不进行疲劳计算。
三、疲劳计算应注意问题
精选ppt
第五节 钢材的钢种、钢号及选择
1. 碳素结构钢 钢号由代表屈服点的字母Q、屈服强度数值（t≤16mm时的fy，单位是N/mm2）、质量等级符号（分为A、B、C、D四级，质量依次提高）、脱氧方法符号（沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢的代号分别为F、b、Z和TZ，其中Z和TZ在钢号中省略不写）等四个部分按顺序组成。例如Q235-B·F, 表示屈服强度为235 N/mm2的B级沸腾钢。钢材的质量等级中，A、B级钢按脱氧方法可为沸腾钢、半镇静钢或镇静钢，C级为镇静钢，D级为特殊镇静钢。
一、钢种 钢材的种类，钢结构常用的是碳素结构钢和低合金结构钢。
二、钢号 钢材的牌号简称为钢号。
精选ppt