鋼結(jié)構(gòu)的材料非常的課件

1、suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料第第2 2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 鋼材的基本性能及影響因素鋼材的基本性能及影響因素 1鋼材的主要性能指標(biāo)鋼材的主要性能指標(biāo)2鋼材的疲勞破壞鋼材的疲勞破壞3鋼材的類別及選用鋼材的類別及選用4鋼材的基本性能及其影響因素，鋼材的性能指標(biāo)，疲勞破壞的概念和疲勞驗(yàn)算方法 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料 在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程和橋梁鋼結(jié)構(gòu)工程中，規(guī)范推薦的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼是在建筑鋼結(jié)構(gòu)工

2、程和橋梁鋼結(jié)構(gòu)工程中，規(guī)范推薦的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼是q235，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是q345、q390和和q420。 鋼材在單向均勻受拉時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 2.1 彈性階段彈性階段( (oe段段) ) 屈服階段屈服階段( (esc段段) ) 強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段( (cb段段) ) 頸縮階段頸縮階段( (bd段段) )suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo) 2.21. 強(qiáng)度和變形指標(biāo)：強(qiáng)度和變形指標(biāo)：彈性階段，彈性階段，比例極限比例極限 ：

3、應(yīng)力：應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變關(guān)系曲線中直線段的最大應(yīng)力值。關(guān)系曲線中直線段的最大應(yīng)力值。pf屈服階段，屈服階段，屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 ：屈服平臺(tái)的：屈服平臺(tái)的最低應(yīng)力值，作為材料強(qiáng)度的依據(jù)。最低應(yīng)力值，作為材料強(qiáng)度的依據(jù)。yf強(qiáng)化和頸縮階段，強(qiáng)化和頸縮階段，抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 ：曲線：曲線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值。最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值。ufsuzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo) 2.22. 塑性性能指標(biāo)：塑性性能指標(biāo)： 鋼材的塑性性能可用伸長(zhǎng)率鋼材的塑性性能可用伸長(zhǎng)率 和斷

4、面收縮率和斷面收縮率 衡量。衡量。%100001lll（2-1）試件被拉斷時(shí)的絕對(duì)變形值與試件原標(biāo)距之比的百分?jǐn)?shù)。試件被拉斷時(shí)的絕對(duì)變形值與試件原標(biāo)距之比的百分?jǐn)?shù)。 試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分比。試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分比。 伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率斷面收縮率斷面收縮率%100010aaa（2-2）suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo) 2.23. 物理性能指標(biāo)：物理性能指標(biāo)：彈性模量彈性模量e（n/m

5、m2）剪變模量剪變模量g（n/mm2）線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)（以每（以每計(jì)）計(jì)）質(zhì)量密度質(zhì)量密度 （kg/m3）206103791031210-67850鋼材和鋼鑄件的物理性能指標(biāo)鋼材和鋼鑄件的物理性能指標(biāo) 表表2-14. 鋼材的韌性：鋼材的韌性： 鋼材在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力，它是鋼材強(qiáng)度和塑鋼材在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力，它是鋼材強(qiáng)度和塑性的綜合性能，是判斷鋼材是否出現(xiàn)脆性破壞最主要的指標(biāo)。韌性指標(biāo)性的綜合性能，是判斷鋼材是否出現(xiàn)脆性破壞最主要的指標(biāo)。韌性指標(biāo)一般由一般由沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)獲得，稱為沖擊韌性指標(biāo)，用獲得，稱為沖擊韌性指標(biāo)，用 表示。表示。 韌性韌性kvas

6、uzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo) 2.24. 鋼材的韌性：鋼材的韌性： 沖擊試驗(yàn)的試件一般采用帶沖擊試驗(yàn)的試件一般采用帶v形缺形缺口的口的charpy試件，尺寸為試件，尺寸為10mm10mm55mm。在一種專門(mén)。在一種專門(mén)的夏比試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。當(dāng)擺錘在一定高的夏比試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。當(dāng)擺錘在一定高度落下試件被沖斷后，擺錘所做的沖擊度落下試件被沖斷后，擺錘所做的沖擊功與試件缺口處凈截面面積之比為沖擊功與試件缺口處凈截面面積之比為沖擊韌性，單位為韌性，單位為j

7、（焦耳）。（焦耳）。沖擊試沖擊試驗(yàn)驗(yàn)kva沖擊韌性值越大，說(shuō)明試件所代表的鋼材斷裂前吸收的能量越大，韌性越好，沖擊韌性值越大，說(shuō)明試件所代表的鋼材斷裂前吸收的能量越大，韌性越好，強(qiáng)度和塑性綜合性能越優(yōu)越。強(qiáng)度和塑性綜合性能越優(yōu)越。 我國(guó)鋼材標(biāo)準(zhǔn)中將試驗(yàn)分為四檔，即我國(guó)鋼材標(biāo)準(zhǔn)中將試驗(yàn)分為四檔，即+20時(shí)的時(shí)的 ，0時(shí)的時(shí)的 ，-20時(shí)時(shí)的的 ，-40時(shí)的時(shí)的 。 kvakvakvakvasuzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo) 2.25. 鋼材的冷彎性能

8、：鋼材的冷彎性能： 試驗(yàn)時(shí)按照規(guī)定的彎心直徑在試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)時(shí)按照規(guī)定的彎心直徑在試驗(yàn)機(jī)上用沖頭緩慢加壓，使試件彎成上用沖頭緩慢加壓，使試件彎成180度，如度，如果試件外面、里面和側(cè)面均不出現(xiàn)裂紋或果試件外面、里面和側(cè)面均不出現(xiàn)裂紋或分層，即為合格。分層，即為合格。 冷彎試?yán)鋸澰囼?yàn)驗(yàn) 冷彎性能是判別鋼材塑性變形能力及冶冷彎性能是判別鋼材塑性變形能力及冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。 冷彎試驗(yàn)是鑒定鋼材質(zhì)量（主要是塑性和可焊性）的一種良好方法，常作為冷彎試驗(yàn)是鑒定鋼材質(zhì)量（主要是塑性和可焊性）的一種良好方法，常作為靜力拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)的補(bǔ)充試驗(yàn)。靜力拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)的補(bǔ)充試驗(yàn)。 suzho

9、u university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo) 2.26. 鋼材的可焊性：鋼材的可焊性： 焊縫及其附近金屬的焊接安全可靠，不發(fā)生或者少發(fā)生焊接裂縫，其焊縫及其附近金屬的焊接安全可靠，不發(fā)生或者少發(fā)生焊接裂縫，其塑性和力學(xué)性能都不低于母材。塑性和力學(xué)性能都不低于母材。 可焊性可焊性低碳鋼低碳鋼低合金鋼低合金鋼 當(dāng)含碳量控制在當(dāng)含碳量控制在0.12%-0.20%，含錳量小于，含錳量小于0.7%，含硅量小于，含硅量小于0.4%，含，含硫量和含磷量小于硫量和含磷量小于0.045

10、% 時(shí)，具有較好的可焊性。時(shí)，具有較好的可焊性。用碳當(dāng)量用碳當(dāng)量ce衡量衡量1556cunivmocrmncce（2-3）suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo) 2.26. 鋼材的可焊性：鋼材的可焊性： 焊縫及其附近金屬的焊接安全可靠，不發(fā)生或者少發(fā)生焊接裂縫，其焊縫及其附近金屬的焊接安全可靠，不發(fā)生或者少發(fā)生焊接裂縫，其塑性和力學(xué)性能都不低于母材。塑性和力學(xué)性能都不低于母材。 可焊性可焊性低碳鋼低碳鋼低合金鋼低合金鋼 當(dāng)含碳量控制在當(dāng)含碳量控制在0.

11、12%-0.20%，含錳量小于，含錳量小于0.7%，含硅量小于，含硅量小于0.4%，含，含硫量和含磷量小于硫量和含磷量小于0.045% 時(shí)，具有較好的可焊性。時(shí)，具有較好的可焊性。用碳當(dāng)量用碳當(dāng)量ce衡量衡量1556cunivmocrmncce（2-3） 當(dāng)鋼材的碳當(dāng)量小于當(dāng)鋼材的碳當(dāng)量小于0.38%時(shí)其可焊性是好的，時(shí)其可焊性是好的，q345鋼屬于這種情況。鋼屬于這種情況。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)用鋼的幾項(xiàng)重要性能指標(biāo) 2.27. 鋼材沿厚度方向的性能鋼材沿

12、厚度方向的性能： 由較厚鋼板組成的焊接承重結(jié)構(gòu)，在焊接過(guò)程中或者在厚度方向受拉作由較厚鋼板組成的焊接承重結(jié)構(gòu)，在焊接過(guò)程中或者在厚度方向受拉作用時(shí)，常常會(huì)產(chǎn)生與厚度方向垂直（稱為用時(shí)，常常會(huì)產(chǎn)生與厚度方向垂直（稱為z方向）的裂紋，出現(xiàn)層狀撕裂。方向）的裂紋，出現(xiàn)層狀撕裂。為了避免這種情況發(fā)生，采用為了避免這種情況發(fā)生，采用“厚度方向性能鋼板厚度方向性能鋼板”是必要的。是必要的。 現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)厚度方向性能鋼板厚度方向性能鋼板（gb/t5313）把它分為）把它分為z15、z25、z35三個(gè)級(jí)別，這種鋼板被嚴(yán)格控制含硫量和斷面收縮率，三個(gè)級(jí)別鋼板的三個(gè)級(jí)別，這種鋼板被嚴(yán)格控制含硫量和斷面

13、收縮率，三個(gè)級(jí)別鋼板的含硫量分別不大于含硫量分別不大于0.01%，0.007%和和0.005%；單個(gè)試件的斷面收縮率分別；單個(gè)試件的斷面收縮率分別不小于不小于10%，15%和和25%，同時(shí)三個(gè)試件斷面收縮率的平均值也分別不小于，同時(shí)三個(gè)試件斷面收縮率的平均值也分別不小于15%。25%和和35%。 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作性能鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作性能 2.3鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作特性，可用應(yīng)力鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作特性，可用應(yīng)力- -應(yīng)變?cè)?/p>

14、驗(yàn)曲線表示。應(yīng)變?cè)囼?yàn)曲線表示。 當(dāng)構(gòu)件反復(fù)應(yīng)力當(dāng)構(gòu)件反復(fù)應(yīng)力 ，即材料處于彈性階段時(shí)，在，即材料處于彈性階段時(shí)，在反復(fù)應(yīng)力作用下鋼材反復(fù)應(yīng)力作用下鋼材的材性無(wú)變化，也不存在殘余變形。的材性無(wú)變化，也不存在殘余變形。 yf當(dāng)鋼材的反復(fù)應(yīng)力當(dāng)鋼材的反復(fù)應(yīng)力 ，即材料處于彈塑性階段時(shí)，重復(fù)應(yīng)力和反復(fù)應(yīng)力，即材料處于彈塑性階段時(shí)，重復(fù)應(yīng)力和反復(fù)應(yīng)力引起塑性變形的增長(zhǎng)。引起塑性變形的增長(zhǎng)。 yfsuzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作性能鋼材在單軸反復(fù)應(yīng)力作用下的工作性能 2.3 鋼材在多

15、次重復(fù)的循環(huán)應(yīng)變作用下滯回環(huán)豐滿而穩(wěn)定鋼材在多次重復(fù)的循環(huán)應(yīng)變作用下滯回環(huán)豐滿而穩(wěn)定 。這是鋼材這是鋼材一種極好的性能，為鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下耗能能力提供了保障。一種極好的性能，為鋼結(jié)構(gòu)在地震作用下耗能能力提供了保障。 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼材在復(fù)雜應(yīng)力作用下的工作性能鋼材在復(fù)雜應(yīng)力作用下的工作性能 2.4 對(duì)于接近理想彈塑性材料的鋼材，按照能量理論對(duì)于接近理想彈塑性材料的鋼材，按照能量理論( (或第四強(qiáng)度理論或第四強(qiáng)度理論) )，在三向應(yīng)力作用下，有：在三向應(yīng)力作用下，有： )()()(2

16、1213232221zs（2-4） 由（由（2-4）式可見(jiàn)，當(dāng)）式可見(jiàn)，當(dāng) 、 、 為同號(hào)為同號(hào)應(yīng)力且數(shù)值接近時(shí)，即使他們都大于應(yīng)力且數(shù)值接近時(shí)，即使他們都大于 ，折算應(yīng)力仍小于折算應(yīng)力仍小于 ，說(shuō)明材料很難進(jìn)入塑性，說(shuō)明材料很難進(jìn)入塑性狀態(tài)。當(dāng)平面或立體應(yīng)力皆為拉應(yīng)力時(shí)，材狀態(tài)。當(dāng)平面或立體應(yīng)力皆為拉應(yīng)力時(shí)，材料處于脆性狀態(tài)，破壞時(shí)沒(méi)有明顯的塑性變料處于脆性狀態(tài)，破壞時(shí)沒(méi)有明顯的塑性變形。形。yf132yfsuzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.5 是指在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，鋼材或鋼構(gòu)件的應(yīng)力低

17、于極限強(qiáng)度，甚至低是指在連續(xù)反復(fù)荷載作用下，鋼材或鋼構(gòu)件的應(yīng)力低于極限強(qiáng)度，甚至低于屈服強(qiáng)度而發(fā)生的破壞。于屈服強(qiáng)度而發(fā)生的破壞。 疲勞破壞疲勞破壞 疲勞破壞過(guò)程疲勞破壞過(guò)程 截面上的微小缺陷截面上的微小缺陷開(kāi)始形成裂紋開(kāi)始形成裂紋 裂紋緩慢擴(kuò)展裂紋緩慢擴(kuò)展 type c裂紋達(dá)到臨界尺寸裂紋達(dá)到臨界尺寸而迅速斷裂而迅速斷裂 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.5應(yīng)力比：應(yīng)力比： 1. 基本概念基本概念：maxmin其中，其中， 為絕對(duì)值最小的應(yīng)力，為絕對(duì)值最小的應(yīng)力， 為絕對(duì)值最大的應(yīng)力，拉應(yīng)

18、力取正值，為絕對(duì)值最大的應(yīng)力，拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值。壓應(yīng)力取負(fù)值。 minmaxsuzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.51. 基本概念基本概念：應(yīng)力幅：應(yīng)力幅： 應(yīng)力幅應(yīng)力幅 ；表示應(yīng)力變化的幅度，總為正值。；表示應(yīng)力變化的幅度，總為正值。應(yīng)力循環(huán)中的最大拉應(yīng)力，取正值；應(yīng)力循環(huán)中的最大拉應(yīng)力，取正值； max應(yīng)力循環(huán)中的最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值。應(yīng)力循環(huán)中的最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，拉應(yīng)力取正值，壓應(yīng)力取負(fù)值。 minminmax（2-9）焊接部位的疲勞強(qiáng)度主要與應(yīng)力幅有

19、關(guān)，而與應(yīng)力比焊接部位的疲勞強(qiáng)度主要與應(yīng)力幅有關(guān)，而與應(yīng)力比 、名義應(yīng)力、名義應(yīng)力 、 及及鋼材的靜力強(qiáng)度鋼材的靜力強(qiáng)度 的關(guān)系不是非常密切。的關(guān)系不是非常密切。 maxminyf注注：應(yīng)力幅計(jì)算式（應(yīng)力幅計(jì)算式（2-92-9）中的）中的 、 ，與應(yīng)力比，與應(yīng)力比 中的中的 、 的的意義是不相同的。意義是不相同的。 maxminmaxminmaxminsuzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.51. 基本概念基本概念：疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度：疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度： 材料或構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞時(shí)，應(yīng)力幅的大小和

20、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)材料或構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞時(shí)，應(yīng)力幅的大小和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n有關(guān)。較小有關(guān)。較小的的n達(dá)到疲勞破壞所必須的達(dá)到疲勞破壞所必須的 相對(duì)大些，這時(shí)的應(yīng)力幅相對(duì)大些，這時(shí)的應(yīng)力幅 稱為對(duì)應(yīng)循環(huán)次數(shù)稱為對(duì)應(yīng)循環(huán)次數(shù)n的的疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度。同樣，對(duì)應(yīng)。同樣，對(duì)應(yīng) 的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n稱為材料或構(gòu)件的稱為材料或構(gòu)件的疲勞壽命疲勞壽命。 疲勞強(qiáng)度極限：疲勞強(qiáng)度極限： 當(dāng)應(yīng)力幅當(dāng)應(yīng)力幅 小到一定程度時(shí)，無(wú)論應(yīng)力循環(huán)多少次也不會(huì)發(fā)生疲勞破壞，小到一定程度時(shí)，無(wú)論應(yīng)力循環(huán)多少次也不會(huì)發(fā)生疲勞破壞，這個(gè)應(yīng)力幅這個(gè)應(yīng)力幅 稱為疲勞強(qiáng)度極限，簡(jiǎn)稱疲勞極限稱為疲勞強(qiáng)度極限，簡(jiǎn)稱疲勞極限。suzhou un

21、iversity of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.52. 鋼材的疲勞破壞鋼材的疲勞破壞：影響鋼材疲勞強(qiáng)度的因素：影響鋼材疲勞強(qiáng)度的因素：反復(fù)荷載引起的應(yīng)力種類（如拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪應(yīng)反復(fù)荷載引起的應(yīng)力種類（如拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪應(yīng)力、復(fù)雜應(yīng)力等）力、復(fù)雜應(yīng)力等） 外部因素外部因素 應(yīng)力循環(huán)的形式和次數(shù)應(yīng)力循環(huán)的形式和次數(shù) 鋼材內(nèi)部殘余應(yīng)力的大小鋼材內(nèi)部殘余應(yīng)力的大小 內(nèi)部因素內(nèi)部因素 鋼材內(nèi)部應(yīng)力集中的程度鋼材內(nèi)部應(yīng)力集中的程度 suzhou university of science & technology第第2章

22、章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.53. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素：鋼構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞時(shí)的截面特點(diǎn)：鋼構(gòu)件和鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞時(shí)的截面特點(diǎn)：光滑區(qū)（圖中光滑區(qū)（圖中1區(qū)）：區(qū)）： 微觀裂紋在連續(xù)反復(fù)作用應(yīng)力下逐步微觀裂紋在連續(xù)反復(fù)作用應(yīng)力下逐步擴(kuò)展，裂紋兩側(cè)的材料時(shí)而相互擠壓時(shí)而擴(kuò)展，裂紋兩側(cè)的材料時(shí)而相互擠壓時(shí)而分離，形成光滑區(qū)；分離，形成光滑區(qū)； 粗糙區(qū)（圖中粗糙區(qū)（圖中2區(qū)）：區(qū)）： 裂紋在長(zhǎng)期連續(xù)反復(fù)應(yīng)力作用下日益擴(kuò)展使構(gòu)件截面被逐漸削弱，直至裂紋在長(zhǎng)期連續(xù)反復(fù)應(yīng)力作用下日益擴(kuò)展使構(gòu)件截面被逐漸削弱，直至截面殘余部分不足以抵抗破壞時(shí)，構(gòu)件會(huì)突然斷裂

23、。表面呈顆粒狀的粗糙區(qū)截面殘余部分不足以抵抗破壞時(shí)，構(gòu)件會(huì)突然斷裂。表面呈顆粒狀的粗糙區(qū)就是由撕裂作用而形成的就是由撕裂作用而形成的 。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.53. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素鋼結(jié)構(gòu)的疲勞破壞及影響因素：影響鋼構(gòu)件和結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的因素：影響鋼構(gòu)件和結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的因素：構(gòu)件形狀變化構(gòu)件形狀變化 （截面形狀突變、截面削弱，（截面形狀突變、截面削弱，構(gòu)件表面凹凸不平等構(gòu)件表面凹凸不平等）構(gòu)件內(nèi)部存在的殘余應(yīng)力構(gòu)件內(nèi)部存在的殘余應(yīng)力 應(yīng)力集中：應(yīng)力集中：程度越嚴(yán)重，鋼構(gòu)件

24、越容易發(fā)生疲勞破壞，疲勞強(qiáng)度就越低。程度越嚴(yán)重，鋼構(gòu)件越容易發(fā)生疲勞破壞，疲勞強(qiáng)度就越低。 鋼構(gòu)件產(chǎn)生鋼構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)力集中應(yīng)力集中的主要原因的主要原因 ：構(gòu)件在冷加工過(guò)程中的加工硬化會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中和韌性降低構(gòu)件在冷加工過(guò)程中的加工硬化會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中和韌性降低 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.54. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算：對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如吊車(chē)梁、橋梁等以及它們對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如吊車(chē)梁、橋梁等以及它們的連接，當(dāng)實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的連

25、接，當(dāng)實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n 5104次時(shí)，才需要進(jìn)行疲勞計(jì)算。次時(shí)，才需要進(jìn)行疲勞計(jì)算。 鋼構(gòu)件和連接形式的分類：鋼構(gòu)件和連接形式的分類： 常見(jiàn)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接形式，按常見(jiàn)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接形式，按應(yīng)力集中應(yīng)力集中程度的大小，由低至高分為程度的大小，由低至高分為8個(gè)類別。第個(gè)類別。第1類為基本無(wú)應(yīng)力集中影響的無(wú)連接處的主體金屬，應(yīng)力集中類為基本無(wú)應(yīng)力集中影響的無(wú)連接處的主體金屬，應(yīng)力集中程度最弱。第程度最弱。第8類則為應(yīng)力集中程度最嚴(yán)重的角焊縫。第類則為應(yīng)力集中程度最嚴(yán)重的角焊縫。第2至第至第7類是有不同類是有不同程度應(yīng)力集中的主體金屬。（見(jiàn)附表程度應(yīng)力集中的主體金屬。（見(jiàn)附表9-1）suzh

26、ou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.54. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算：容許應(yīng)力幅的計(jì)算：容許應(yīng)力幅的計(jì)算：1nc（2-10）n 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（預(yù)期使用壽命）；應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（預(yù)期使用壽命）； c、 參數(shù)，確定構(gòu)件和連接分類后按表參數(shù)，確定構(gòu)件和連接分類后按表2-2取值取值 參數(shù)參數(shù)c、值值 表表2-2構(gòu)件和構(gòu)件和連接類別連接類別12345678c19401012 86110123.2610122.1810121.4710120.9610120.6510120.41101244333333suzh

27、ou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.54. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算：常幅疲勞的驗(yàn)算：常幅疲勞的驗(yàn)算： 永久荷載產(chǎn)生的應(yīng)力值為不變值，不產(chǎn)生應(yīng)力幅。應(yīng)力幅只由重復(fù)作用的可永久荷載產(chǎn)生的應(yīng)力值為不變值，不產(chǎn)生應(yīng)力幅。應(yīng)力幅只由重復(fù)作用的可變荷載產(chǎn)生，所以疲勞計(jì)算時(shí)，取重復(fù)作用的變荷載產(chǎn)生，所以疲勞計(jì)算時(shí)，取重復(fù)作用的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)計(jì)算應(yīng)力幅。來(lái)計(jì)算應(yīng)力幅。 （2-11） 式中，式中， 對(duì)焊接部位為應(yīng)力幅：對(duì)焊接部位為應(yīng)力幅： ，對(duì)非焊接部位為，對(duì)非焊接部位為 計(jì)算應(yīng)力幅：計(jì)算應(yīng)力

28、幅： ，應(yīng)力以拉為正，壓為負(fù)；，應(yīng)力以拉為正，壓為負(fù)； minmaxminmax7 . 0常幅度疲勞的容許應(yīng)力幅；先由附表常幅度疲勞的容許應(yīng)力幅；先由附表9-1確定構(gòu)件和連接的確定構(gòu)件和連接的 類別，再由表類別，再由表2-2查取參數(shù)查取參數(shù)c、 ；見(jiàn)式（；見(jiàn)式（2-10）。）。 一般應(yīng)選取受拉區(qū)應(yīng)力集中較嚴(yán)重處進(jìn)行疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。一般應(yīng)選取受拉區(qū)應(yīng)力集中較嚴(yán)重處進(jìn)行疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.54. 鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算：變幅疲勞的驗(yàn)算：變幅疲勞的驗(yàn)算：e （2

29、-12） 式中，式中， 變幅疲勞的等效應(yīng)力幅，按下式確定變幅疲勞的等效應(yīng)力幅，按下式確定:e(1)已知設(shè)計(jì)應(yīng)力譜已知設(shè)計(jì)應(yīng)力譜: :對(duì)變幅疲勞，若能預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)使用壽命期間各種荷載的頻率分布、應(yīng)力幅水平以及頻對(duì)變幅疲勞，若能預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)使用壽命期間各種荷載的頻率分布、應(yīng)力幅水平以及頻次分布總和所構(gòu)成的設(shè)計(jì)應(yīng)力譜，則可將其折算為等效常幅疲勞，按下式計(jì)算：次分布總和所構(gòu)成的設(shè)計(jì)應(yīng)力譜，則可將其折算為等效常幅疲勞，按下式計(jì)算： 1iiienn（2-13） suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料疲勞破壞2.54. 鋼結(jié)構(gòu)的

30、疲勞驗(yàn)算鋼結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算：變幅疲勞的驗(yàn)算：變幅疲勞的驗(yàn)算：(2)重級(jí)工作制吊車(chē)梁和重級(jí)、中級(jí)工作制吊車(chē)桁架的疲勞計(jì)算重級(jí)工作制吊車(chē)梁和重級(jí)、中級(jí)工作制吊車(chē)桁架的疲勞計(jì)算 :規(guī)范規(guī)定按照簡(jiǎn)化的常幅疲勞進(jìn)行計(jì)算：規(guī)范規(guī)定按照簡(jiǎn)化的常幅疲勞進(jìn)行計(jì)算： 6102f（2-15） 式中，式中，f 欠載效應(yīng)的等效系數(shù)，見(jiàn)表欠載效應(yīng)的等效系數(shù)，見(jiàn)表2-3； 循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)n為為2106次的容許應(yīng)力幅，見(jiàn)表次的容許應(yīng)力幅，見(jiàn)表2-4；也可按式；也可按式 （2-10）計(jì)算。）計(jì)算。6102suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材

31、料影響鋼材性能的主要因素2.6化學(xué)成分化學(xué)成分冶金缺陷冶金缺陷鋼材硬化鋼材硬化溫度溫度應(yīng)力集中應(yīng)力集中suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料影響鋼材性能的主要因素2.61. 化學(xué)成分的影響：化學(xué)成分的影響： 鋼材的基本成份為鋼材的基本成份為fe，碳鋼中，碳鋼中fe含量占含量占99，其余，其余c、si、mn等為雜質(zhì)元素，等為雜質(zhì)元素，s、p、n、o為冶煉過(guò)程中不易除盡的有害元素。為冶煉過(guò)程中不易除盡的有害元素。碳（碳（c）：含：含c，使強(qiáng)度，使強(qiáng)度，塑性、韌性、可焊性，塑性、韌性、可焊性，應(yīng)控制在，應(yīng)控制在0

32、.22%，焊接結(jié)構(gòu)，焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)控制在應(yīng)控制在0.20%。錳（錳（mn）：）： 錳是有益元素，錳是有益元素，它能顯著提高鋼材強(qiáng)度但不過(guò)多降低塑性和沖擊韌它能顯著提高鋼材強(qiáng)度但不過(guò)多降低塑性和沖擊韌性。錳是弱脫氧劑。但是錳可使鋼材的可焊性降低，故含量有限制。性。錳是弱脫氧劑。但是錳可使鋼材的可焊性降低，故含量有限制。硅（硅（si）：）：硅是有益元素，硅是有益元素，也是強(qiáng)脫氧劑。硅能使鋼材的粒度變細(xì)，控制適量時(shí)也是強(qiáng)脫氧劑。硅能使鋼材的粒度變細(xì)，控制適量時(shí)可提高強(qiáng)度而不顯著影響塑性、韌性、冷彎性能及可焊性。硅的含量過(guò)量時(shí)則會(huì)惡可提高強(qiáng)度而不顯著影響塑性、韌性、冷彎性能及可焊性。硅的含量過(guò)量時(shí)則會(huì)惡化

33、可焊性及抗銹蝕性?；珊感约翱逛P蝕性。釩（釩（v）、鈮（）、鈮（nb）、鈦（）、鈦（ti）：）： 釩、鈮、鈦都能使鋼材晶粒細(xì)化。釩、鈮、鈦都能使鋼材晶粒細(xì)化。我國(guó)的低我國(guó)的低合金鋼都含有這三種元素，既可提高鋼材強(qiáng)度，又保持良好的塑性、韌性。合金鋼都含有這三種元素，既可提高鋼材強(qiáng)度，又保持良好的塑性、韌性。 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料影響鋼材性能的主要因素2.61. 化學(xué)成分的影響：化學(xué)成分的影響：鋁（鋁（al）、鉻（）、鉻（cr）、鎳（）、鎳（ni） 鋁是強(qiáng)脫氧劑鋁是強(qiáng)脫氧劑，用鋁進(jìn)行補(bǔ)充脫氧，

34、不僅進(jìn)一，用鋁進(jìn)行補(bǔ)充脫氧，不僅進(jìn)一步減少鋼中的有害氧化物，而且能細(xì)化晶粒。步減少鋼中的有害氧化物，而且能細(xì)化晶粒。鉻和鎳是提高鋼材強(qiáng)度的合金元素鉻和鎳是提高鋼材強(qiáng)度的合金元素，用于用于q390鋼和鋼和q420鋼。鋼。 硫（硫（s）：）： 硫是有害元素，硫是有害元素，當(dāng)熱加工及焊接使溫度達(dá)當(dāng)熱加工及焊接使溫度達(dá)8001000時(shí)，可能出現(xiàn)時(shí)，可能出現(xiàn)裂紋，稱為熱脆。硫還能降低鋼的沖擊韌性，同時(shí)影響疲勞性能與抗銹蝕性能。一裂紋，稱為熱脆。硫還能降低鋼的沖擊韌性，同時(shí)影響疲勞性能與抗銹蝕性能。一般不得超過(guò)般不得超過(guò)0.0450.05%。磷（磷（p） 磷是有害元素，磷是有害元素，它在低溫下使鋼變脆，這

35、種現(xiàn)象稱為冷脆，其含量應(yīng)限它在低溫下使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱為冷脆，其含量應(yīng)限制在制在0.045%以內(nèi)。以內(nèi)。氧（氧（o）、氮（）、氮（n）：）： 氧和氮也是有害雜質(zhì)，氧和氮也是有害雜質(zhì)，氧能使鋼熱脆，其作用比硫劇烈，氧能使鋼熱脆，其作用比硫劇烈，氮能使鋼冷脆，與磷相似。氮能使鋼冷脆，與磷相似。碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成分分別見(jiàn)附錄碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼的化學(xué)成分分別見(jiàn)附錄1附表附表1-1和附表和附表1-2。 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料影響鋼材性能的主要因素2.62. 冶金缺陷的影響：冶

36、金缺陷的影響： 是指鋼中化學(xué)成分的不一致和不均勻性。是指鋼中化學(xué)成分的不一致和不均勻性。 常見(jiàn)的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋及分層等。常見(jiàn)的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔、裂紋及分層等。 是指鋼中含有的硫化物與氧化物等雜質(zhì)是指鋼中含有的硫化物與氧化物等雜質(zhì) 。 是澆注鋼錠時(shí)，由氧化鐵與碳作用所生成的一氧化碳?xì)怏w不能充分逸出是澆注鋼錠時(shí)，由氧化鐵與碳作用所生成的一氧化碳?xì)怏w不能充分逸出而形成的。而形成的。 這些缺陷都將影響鋼材的力學(xué)性能這些缺陷都將影響鋼材的力學(xué)性能 。偏偏析析非金屬夾雜非金屬夾雜氣氣孔孔suzhou university of science & techn

37、ology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料影響鋼材性能的主要因素2.63. 鋼材硬化的影響：鋼材硬化的影響： 是指是指冷拉、冷彎、沖孔、機(jī)械剪切等冷加工使鋼材產(chǎn)生很大塑性變形，從冷拉、冷彎、沖孔、機(jī)械剪切等冷加工使鋼材產(chǎn)生很大塑性變形，從而提高了鋼的屈服點(diǎn)，同時(shí)降低了鋼的塑性和韌性。也稱為而提高了鋼的屈服點(diǎn)，同時(shí)降低了鋼的塑性和韌性。也稱為應(yīng)變硬化應(yīng)變硬化 。冷作硬化冷作硬化 是指是指氮和碳，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸從純鐵中析出，形成自由碳化物和氮化氮和碳，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸從純鐵中析出，形成自由碳化物和氮化物，對(duì)純鐵體的塑性變形起遏制作用，從而使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性、韌性物，對(duì)純鐵體的塑性變形

38、起遏制作用，從而使鋼材的強(qiáng)度提高，塑性、韌性下降，俗稱老化下降，俗稱老化 。 時(shí)效硬化時(shí)效硬化 硬化的結(jié)果總是要降低鋼材的塑性和韌性，因此一般不利用硬化所提高的硬化的結(jié)果總是要降低鋼材的塑性和韌性，因此一般不利用硬化所提高的強(qiáng)度，強(qiáng)度， 同時(shí)要保證硬化后鋼材抗脆斷的能力。同時(shí)要保證硬化后鋼材抗脆斷的能力。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料影響鋼材性能的主要因素2.64. 溫度的影響：溫度的影響：正溫范圍內(nèi)（正溫范圍內(nèi)（ 0以上以上）：）： 總的趨勢(shì)是：溫度升高，鋼材強(qiáng)度總的趨勢(shì)是：溫度升高，鋼材強(qiáng)度降低

39、，應(yīng)變?cè)龃?；反之，溫度降低，降低，?yīng)變?cè)龃?；反之，溫度降低，鋼材?qiáng)度會(huì)略有增加，塑性和韌性卻鋼材強(qiáng)度會(huì)略有增加，塑性和韌性卻會(huì)降低而使鋼材變脆會(huì)降低而使鋼材變脆(見(jiàn)圖見(jiàn)圖2-16) 。t200時(shí)，鋼材性能沒(méi)有很大變化；時(shí)，鋼材性能沒(méi)有很大變化；t在在250 左右，鋼材的強(qiáng)度反而略有提左右，鋼材的強(qiáng)度反而略有提高，同時(shí)塑性和韌性均下降，材料有轉(zhuǎn)高，同時(shí)塑性和韌性均下降，材料有轉(zhuǎn)脆的傾向，鋼材表面氧化膜呈現(xiàn)藍(lán)色，脆的傾向，鋼材表面氧化膜呈現(xiàn)藍(lán)色，稱為藍(lán)脆現(xiàn)象。稱為藍(lán)脆現(xiàn)象。 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材

40、料影響鋼材性能的主要因素2.64. 溫度的影響：溫度的影響：正溫范圍內(nèi)（正溫范圍內(nèi)（ 0以上以上）：）：t在在260 320時(shí)，在應(yīng)力持續(xù)不變時(shí)，在應(yīng)力持續(xù)不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形，此種現(xiàn)象稱為徐變現(xiàn)象。形，此種現(xiàn)象稱為徐變現(xiàn)象。 t在在430 540之間強(qiáng)度急劇下降，之間強(qiáng)度急劇下降，600時(shí)強(qiáng)度很低不能承擔(dān)荷載。時(shí)強(qiáng)度很低不能承擔(dān)荷載。 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料影響鋼材性能的主要因素2.64. 溫度的影響：溫度的影響：正溫降到負(fù)溫時(shí)（正溫降

41、到負(fù)溫時(shí)（ 特別是特別是0以下以下）：）： 接近或達(dá)到負(fù)溫度范圍內(nèi)時(shí)，鋼材強(qiáng)接近或達(dá)到負(fù)溫度范圍內(nèi)時(shí)，鋼材強(qiáng)度雖有提高，但其塑性和韌性降低，材度雖有提高，但其塑性和韌性降低，材料逐漸變脆，這種性質(zhì)稱為低溫冷脆。料逐漸變脆，這種性質(zhì)稱為低溫冷脆。 低溫冷脆低溫冷脆 由圖由圖2-17可見(jiàn)，隨著溫度的降低沖擊韌性值迅速下降，材料將由塑性破壞可見(jiàn)，隨著溫度的降低沖擊韌性值迅速下降，材料將由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?。這一轉(zhuǎn)變是在一個(gè)溫度區(qū)間轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?。這一轉(zhuǎn)變是在一個(gè)溫度區(qū)間t1t2內(nèi)完成的，此溫度區(qū)稱為鋼內(nèi)完成的，此溫度區(qū)稱為鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，在此區(qū)內(nèi)曲線的材的脆性轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，在此區(qū)內(nèi)曲線的反彎

42、點(diǎn)反彎點(diǎn)t0所對(duì)應(yīng)的溫度稱為所對(duì)應(yīng)的溫度稱為轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度。 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料影響鋼材性能的主要因素2.65. 應(yīng)力集中的影響：應(yīng)力集中的影響： 在鋼構(gòu)件中經(jīng)常存在著截面改變、在鋼構(gòu)件中經(jīng)常存在著截面改變、孔洞、槽口、凹角以及鋼材內(nèi)部缺陷等孔洞、槽口、凹角以及鋼材內(nèi)部缺陷等。此時(shí)，構(gòu)件中的應(yīng)力分布將不再保持。此時(shí)，構(gòu)件中的應(yīng)力分布將不再保持均勻，而是在某些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)均勻，而是在某些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，形成力，在另外一些區(qū)域則應(yīng)力降低，形成所謂應(yīng)力集

43、中現(xiàn)象（見(jiàn)圖所謂應(yīng)力集中現(xiàn)象（見(jiàn)圖2-18 ）。）。應(yīng)力集中應(yīng)力集中 應(yīng)力集中造成雙向或三向應(yīng)力場(chǎng)的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，從而使鋼材塑性降低，容易應(yīng)力集中造成雙向或三向應(yīng)力場(chǎng)的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，從而使鋼材塑性降低，容易產(chǎn)生脆性破壞！產(chǎn)生脆性破壞！在負(fù)溫或動(dòng)力荷載作用下工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)力集中的不利影響將十分突出，往往在負(fù)溫或動(dòng)力荷載作用下工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)力集中的不利影響將十分突出，往往是引起脆性破壞的根源，故在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取措施避免或減小應(yīng)力集中。是引起脆性破壞的根源，故在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取措施避免或減小應(yīng)力集中。 suzhou university of science & technology第第2章章 鋼

44、結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71. 鋼材的種類：鋼材的種類：平爐鋼：冶煉時(shí)間長(zhǎng)，成本較高。平爐鋼：冶煉時(shí)間長(zhǎng)，成本較高。 沸騰鋼（代號(hào)沸騰鋼（代號(hào)f）：脫氧較差。）：脫氧較差。半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼（代號(hào)（代號(hào)b）：脫氧充分。）：脫氧充分。按冶煉方法分：按冶煉方法分：轉(zhuǎn)爐鋼：生產(chǎn)效率高，成本低，已成為煉鋼的主要方式。轉(zhuǎn)爐鋼：生產(chǎn)效率高，成本低，已成為煉鋼的主要方式。 按脫氧方法分：按脫氧方法分：鎮(zhèn)靜鋼（代號(hào)鎮(zhèn)靜鋼（代號(hào)z）：脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。）：脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼（代號(hào)（代號(hào)tz）：）：加強(qiáng)脫氧劑鋁或鈦補(bǔ)充脫氧的鎮(zhèn)靜鋼。加強(qiáng)脫氧劑鋁

45、或鈦補(bǔ)充脫氧的鎮(zhèn)靜鋼。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71. 鋼材的種類：鋼材的種類：軋制鋼軋制鋼(熱軋、冷軋熱軋、冷軋) 、鍛鋼、鍛鋼 、鑄鋼。、鑄鋼。按成型方法分類：按成型方法分類：鋼結(jié)構(gòu)用的鋼材主要有兩種：鋼結(jié)構(gòu)用的鋼材主要有兩種：碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼和和低合金鋼低合金鋼。結(jié)構(gòu)鋼的表示方法：結(jié)構(gòu)鋼的表示方法：q q屈服強(qiáng)度中屈字漢語(yǔ)拼音的字首屈服強(qiáng)度中屈字漢語(yǔ)拼音的字首阿拉伯字阿拉伯字表示屈服強(qiáng)度的大小，單位：表示屈服強(qiáng)度的大小，單位：2mmn表示按質(zhì)量劃分的級(jí)別：表示

46、按質(zhì)量劃分的級(jí)別：a、b、c、d脫氧方法的符號(hào)（脫氧方法的符號(hào)（z z、tztz可省略）可省略）f-沸騰鋼沸騰鋼b-半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼z-鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼tz-特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71. 鋼材的種類：鋼材的種類：（1 1）碳素結(jié)構(gòu)鋼：）碳素結(jié)構(gòu)鋼：鋼號(hào)中質(zhì)量分級(jí)由鋼號(hào)中質(zhì)量分級(jí)由a到到d，表示質(zhì)量由低到高。，表示質(zhì)量由低到高。a級(jí)鋼級(jí)鋼沖擊韌性不作為要求條件，冷彎試驗(yàn)只在需方要求時(shí)進(jìn)行；沖擊韌性不作為要求條件，冷彎試驗(yàn)只在需方要求時(shí)進(jìn)行；b級(jí)鋼級(jí)鋼要

47、求常溫（要求常溫（205）沖擊韌性值）沖擊韌性值akv 27j、冷彎合格；、冷彎合格；c級(jí)鋼級(jí)鋼要求（要求（0）沖擊韌性值）沖擊韌性值akv 27j、冷彎合格；、冷彎合格；d級(jí)鋼級(jí)鋼要求負(fù)溫（要求負(fù)溫（20）沖擊韌性值）沖擊韌性值akv 27j、冷彎合格；、冷彎合格；對(duì)對(duì)q235鋼來(lái)說(shuō)，鋼來(lái)說(shuō)，a、b兩級(jí)的脫氧方法可以是兩級(jí)的脫氧方法可以是z、b或或f，c級(jí)只能是級(jí)只能是z，d級(jí)只能是級(jí)只能是tz。 碳素結(jié)構(gòu)鋼按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的化學(xué)成分和機(jī)械性能取值，見(jiàn)附表碳素結(jié)構(gòu)鋼按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的化學(xué)成分和機(jī)械性能取值，見(jiàn)附表1-1和和附表附表1-2 。suzhou university of science

48、 & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71. 鋼材的種類：鋼材的種類：（2 2）低合金鋼：）低合金鋼：a級(jí)鋼級(jí)鋼沖擊韌性不作為要求條件，冷彎試驗(yàn)只在需方要求時(shí)進(jìn)行；沖擊韌性不作為要求條件，冷彎試驗(yàn)只在需方要求時(shí)進(jìn)行；b級(jí)鋼級(jí)鋼要求常溫（要求常溫（205）沖擊韌性值）沖擊韌性值akv 34j、冷彎合格；、冷彎合格；c級(jí)鋼級(jí)鋼要求（要求（0）沖擊韌性值）沖擊韌性值akv 34j、冷彎合格；、冷彎合格；d級(jí)鋼級(jí)鋼要求負(fù)溫（要求負(fù)溫（20）沖擊韌性值）沖擊韌性值akv 34j、冷彎合格；、冷彎合格； 低合金鋼是在鋼的冶煉過(guò)程中添加少量幾種合金元

49、素（合金元素的總量低合金鋼是在鋼的冶煉過(guò)程中添加少量幾種合金元素（合金元素的總量低于低于5），使鋼的強(qiáng)度明顯提高，故稱低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。），使鋼的強(qiáng)度明顯提高，故稱低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。分為分為q295、q345、q390、q420、q460五種牌號(hào)五種牌號(hào) ，中間的三種為鋼結(jié)構(gòu)的常用鋼種，中間的三種為鋼結(jié)構(gòu)的常用鋼種。這三種鋼都包括這三種鋼都包括a、b、c、d、e五種質(zhì)量等級(jí)。五種質(zhì)量等級(jí)。e級(jí)鋼級(jí)鋼要求負(fù)溫（要求負(fù)溫（40）沖擊韌性值）沖擊韌性值akv 27j、冷彎合格；、冷彎合格；低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的a、b級(jí)屬于鎮(zhèn)靜鋼級(jí)屬于鎮(zhèn)靜鋼(z)，c、d、e級(jí)屬于特殊鎮(zhèn)靜鋼級(jí)屬

50、于特殊鎮(zhèn)靜鋼(tz)。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.71. 鋼材的種類：鋼材的種類：（3 3）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 ： 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是碳素鋼經(jīng)過(guò)熱處理，如調(diào)質(zhì)處理和正火處理得到綜合優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是碳素鋼經(jīng)過(guò)熱處理，如調(diào)質(zhì)處理和正火處理得到綜合性能較好。它與碳素鋼的主要區(qū)別在于雜質(zhì)元素少，其他缺陷也受到嚴(yán)格限性能較好。它與碳素鋼的主要區(qū)別在于雜質(zhì)元素少，其他缺陷也受到嚴(yán)格限制。用于高強(qiáng)度螺栓的制。用于高強(qiáng)度螺栓的8.8級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼（級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼（45號(hào)鋼）和號(hào)鋼）和

51、10.9級(jí)低合金高強(qiáng)度鋼級(jí)低合金高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度較高，塑性和韌性也比較優(yōu)越。的強(qiáng)度較高，塑性和韌性也比較優(yōu)越。（4 4）耐候鋼和耐火鋼耐候鋼和耐火鋼 ：耐候鋼：在鋼冶煉過(guò)程中，加入少量特定的合金元素耐候鋼：在鋼冶煉過(guò)程中，加入少量特定的合金元素 ，使之在金屬基體表，使之在金屬基體表面上形成保護(hù)層，以提高鋼材耐大氣腐蝕性能。面上形成保護(hù)層，以提高鋼材耐大氣腐蝕性能。耐火鋼：在鋼種加入少量的貴金屬鉬、鉻、鈮等，具有較好抗高溫性能，特耐火鋼：在鋼種加入少量的貴金屬鉬、鉻、鈮等，具有較好抗高溫性能，特別是在高溫下具有較高強(qiáng)度。別是在高溫下具有較高強(qiáng)度。 suzhou university of scie

52、nce & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.72. 鋼材的選擇：鋼材的選擇： 正確選擇鋼材的目的是保證結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。正確選擇鋼材的目的是保證結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。選用原則選用原則 結(jié)構(gòu)的重要性結(jié)構(gòu)的重要性 荷載情況荷載情況連接方法連接方法 鋼材厚度和結(jié)構(gòu)形式鋼材厚度和結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)所處的溫度和環(huán)境結(jié)構(gòu)所處的溫度和環(huán)境 對(duì)于重要結(jié)構(gòu)、直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)、處于低溫條件下的結(jié)構(gòu)及焊接對(duì)于重要結(jié)構(gòu)、直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)、處于低溫條件下的結(jié)構(gòu)及焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用質(zhì)量較高的鋼材。具體建議見(jiàn)教材。結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用質(zhì)量較高的鋼材。具體建議見(jiàn)教材。 選

53、用建議選用建議suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73. 鋼材的規(guī)格：鋼材的規(guī)格：鋼結(jié)構(gòu)采用的鋼材主要有鋼板、型鋼、圓鋼、薄壁型鋼和焊接鋼管等，型鋼鋼結(jié)構(gòu)采用的鋼材主要有鋼板、型鋼、圓鋼、薄壁型鋼和焊接鋼管等，型鋼有熱軋及冷成型兩種。有熱軋及冷成型兩種。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73. 鋼材的規(guī)格：鋼材的規(guī)格：（1 1）鋼板：鋼板： 分厚板、薄板及扁鋼三種

54、。分厚板、薄板及扁鋼三種。鋼鋼 板板 扁扁 鋼鋼 厚鋼板厚鋼板(厚度厚度4.560mm，寬度，寬度7003000mm) ，熱軋成型。主要用作梁、柱、實(shí)腹式框架等構(gòu)件的熱軋成型。主要用作梁、柱、實(shí)腹式框架等構(gòu)件的腹板和翼緣，以及桁架中的節(jié)點(diǎn)板。腹板和翼緣，以及桁架中的節(jié)點(diǎn)板。 薄鋼板薄鋼板(厚度為厚度為0.354mm，寬度，寬度5001800mm)，冷軋成型。主要用于制造冷彎薄壁型鋼。冷軋成型。主要用于制造冷彎薄壁型鋼。 扁鋼扁鋼(厚度為厚度為460mm，寬度，寬度12200mm)。主。主要用于組合梁的翼緣板、各種構(gòu)件的連接板、桁架要用于組合梁的翼緣板、各種構(gòu)件的連接板、桁架節(jié)點(diǎn)板和零件等。節(jié)點(diǎn)

55、板和零件等。 表示方法：表示方法：寬度寬度厚度厚度長(zhǎng)度長(zhǎng)度 ，單位：，單位：mm鋼板和扁鋼的規(guī)格見(jiàn)附表鋼板和扁鋼的規(guī)格見(jiàn)附表3-x。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73. 鋼材的規(guī)格：鋼材的規(guī)格：（2 2）角鋼：角鋼： 分不等邊和等邊兩種分不等邊和等邊兩種 。不等邊角鋼的表示方法為：不等邊角鋼的表示方法為：l長(zhǎng)邊寬長(zhǎng)邊寬短邊寬短邊寬厚度，單位：厚度，單位：mm 等邊角鋼以邊寬和厚度表示等邊角鋼以邊寬和厚度表示 ： l邊寬邊寬厚度，單位：厚度，單位：mm 角鋼的規(guī)格見(jiàn)附表角鋼的

56、規(guī)格見(jiàn)附表3-5和附表和附表3-6。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73. 鋼材的規(guī)格：鋼材的規(guī)格：（3 3）工字鋼：工字鋼： 熱軋成型，有普通工字鋼和輕型工字鋼之分。熱軋成型，有普通工字鋼和輕型工字鋼之分。用號(hào)數(shù)表示，號(hào)數(shù)即為其截面高度的厘米數(shù)；用號(hào)數(shù)表示，號(hào)數(shù)即為其截面高度的厘米數(shù)；20號(hào)以上的工字鋼，同一號(hào)以上的工字鋼，同一號(hào)數(shù)有三種腹板厚度，分別為號(hào)數(shù)有三種腹板厚度，分別為a、b、c三類。三類。輕型工字鋼的腹板和翼緣均較普通工字鋼薄，因而在相同重量下其截面輕型工字鋼的

57、腹板和翼緣均較普通工字鋼薄，因而在相同重量下其截面模量和回轉(zhuǎn)半徑均較大。模量和回轉(zhuǎn)半徑均較大。 普通工字鋼的規(guī)格見(jiàn)附表普通工字鋼的規(guī)格見(jiàn)附表3-1。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73. 鋼材的規(guī)格：鋼材的規(guī)格：（3 3）槽鋼：槽鋼： 熱軋成型，有普通槽鋼和輕型槽鋼兩種。熱軋成型，有普通槽鋼和輕型槽鋼兩種。以其截面高度的厘米數(shù)編號(hào)。以其截面高度的厘米數(shù)編號(hào)。 號(hào)碼相同的輕型槽鋼，其翼緣較普通槽鋼寬而薄，腹板也較薄，回轉(zhuǎn)半徑號(hào)碼相同的輕型槽鋼，其翼緣較普通槽鋼寬而薄，腹板也較薄

58、，回轉(zhuǎn)半徑較大，重量較輕。較大，重量較輕。 普通槽鋼的規(guī)格見(jiàn)附表普通槽鋼的規(guī)格見(jiàn)附表3-4。suzhou university of science & technology第第2章章 鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)的材料鋼結(jié)構(gòu)用材的種類和規(guī)格2.73. 鋼材的規(guī)格：鋼材的規(guī)格：（4 4）h h型型鋼和剖分鋼和剖分t型鋼：型鋼：有熱軋成型和焊接兩種。有熱軋成型和焊接兩種。h型鋼的規(guī)格見(jiàn)附表型鋼的規(guī)格見(jiàn)附表3-2，剖分，剖分t型鋼的規(guī)格見(jiàn)附表型鋼的規(guī)格見(jiàn)附表3-3。寬翼緣寬翼緣h型鋼：代號(hào)型鋼：代號(hào)hw，翼緣寬度，翼緣寬度b與截面高度與截面高度h相等相等h型鋼分為型鋼分為：中翼緣中翼緣h型鋼：代號(hào)型鋼：代號(hào)hm，b 2/3h窄翼緣窄翼緣h型鋼：代號(hào)型鋼：代號(hào)hn，b= (1/31/2)h 剖分剖分t型鋼型鋼 由對(duì)應(yīng)的由對(duì)應(yīng)的h型鋼沿腹板剖分而成；對(duì)應(yīng)于寬翼緣、中翼緣、窄翼緣，其代型鋼沿腹板剖分而成；對(duì)應(yīng)于寬翼緣、中翼緣、窄翼緣，其代號(hào)分別為號(hào)分別為tw、tm和和tn。 h型鋼和剖分型鋼和剖分t型