鋼材的疲勞鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計驗算部位最大拉應(yīng)力

1、鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt1）有較高的強度，屈強比滿足要求，保證安全儲備）有較高的強度，屈強比滿足要求，保證安全儲備2）有足夠的變形能力）有足夠的變形能力塑性塑性-破壞前有預(yù)兆，能內(nèi)力重分布破壞前有預(yù)兆，能內(nèi)力重分布韌性韌性-在動載下破壞能吸收較大能量在動載下破壞能吸收較大能量4）適應(yīng)低溫、有害介質(zhì)侵蝕及承受疲勞荷載）適應(yīng)低溫、有害介質(zhì)侵蝕及承受疲勞荷載 5）易生產(chǎn)、價格便宜）易生產(chǎn)、價格便宜3）有良好的加工性能，適應(yīng)冷熱加工，有良好的可焊性）有良好的加工性能，適應(yīng)冷熱加工，有良好的可焊性鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（G

2、B50017-2002)推薦的普通碳素推薦的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼Q235鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q345、Q390及及Q420符符合要求合要求鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt2.2.1 鋼材的冶煉鋼材的冶煉一一. . 煉鐵煉鐵二二. . 煉鋼煉鋼碳素鋼碳素鋼 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼常用的煉鋼爐有三種形式：轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐。常用的煉鋼爐有三種形式：轉(zhuǎn)爐、平爐和電爐。電爐煉鋼煉成的鋼質(zhì)量好。電爐煉鋼煉成的鋼質(zhì)量好。耗電量大，成本高。耗電量大，成本高。轉(zhuǎn)爐煉鋼是利用高壓空氣或氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是利用高壓空氣或氧氣 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼中有害元素和雜質(zhì)少，

3、生產(chǎn)周氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼中有害元素和雜質(zhì)少，生產(chǎn)周 期短，效率高、質(zhì)量好、成本低。期短，效率高、質(zhì)量好、成本低。鋼材的生產(chǎn)分為煉鐵、煉鋼和軋制鋼材的生產(chǎn)分為煉鐵、煉鋼和軋制鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt平爐煉鋼平爐煉鋼，平爐的原料廣泛，容，平爐的原料廣泛，容積大，產(chǎn)量高，冶煉工藝簡單，積大，產(chǎn)量高，冶煉工藝簡單，化學(xué)成分易于控制，煉出的鋼質(zhì)化學(xué)成分易于控制，煉出的鋼質(zhì)量優(yōu)良。量優(yōu)良。平爐鋼周期長，效率低成本高平爐鋼周期長，效率低成本高鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt三三. . 鋼材的澆注和脫氧鋼材的澆注和

4、脫氧 按脫氧的方法和程度的不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼可分為按脫氧的方法和程度的不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼可分為 沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼4 4類類。 沸騰鋼沸騰鋼采用脫氧能力較弱采用脫氧能力較弱錳錳作脫氧劑，脫氧不完全。鋼作脫氧劑，脫氧不完全。鋼中留有較多氧化鐵夾雜和氣孔。質(zhì)量較差。中留有較多氧化鐵夾雜和氣孔。質(zhì)量較差。 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼采用采用錳加硅錳加硅作脫氧劑，脫氧較完全，硅在還原氧作脫氧劑，脫氧較完全，硅在還原氧化鐵過程中還會產(chǎn)生熱量，使鋼液冷卻緩慢，使氣體充分逸化鐵過程中還會產(chǎn)生熱量，使鋼液冷卻緩慢，使氣體充分逸出，澆注時不出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。質(zhì)量好，成本高。出，澆

5、注時不出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。質(zhì)量好，成本高。 半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼的脫氧程度介于上述二者之間。的脫氧程度介于上述二者之間。 特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼是在錳硅脫氧后，是在錳硅脫氧后，再用鋁補充脫氧再用鋁補充脫氧，脫氧程，脫氧程度高于鎮(zhèn)靜鋼。度高于鎮(zhèn)靜鋼。 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼一般都是鎮(zhèn)靜鋼。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼一般都是鎮(zhèn)靜鋼。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt以以“Q”代表屈服點代表屈服點屈服點數(shù)值共分屈服點數(shù)值共分195、215、235、255和和275(MPa)5種種質(zhì)量等級按有害成分硫、磷含量由多到少的規(guī)律，分別質(zhì)量等級按有害成分硫、磷含量由多到少的規(guī)律，分別由由A、B、C、D符號表示符號表示

6、脫氧方法以脫氧方法以F表示沸騰鋼，表示沸騰鋼，b表示半鎮(zhèn)靜鋼，表示半鎮(zhèn)靜鋼，Z表示鎮(zhèn)靜鋼表示鎮(zhèn)靜鋼，TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼。表示特殊鎮(zhèn)靜鋼。Z和和TZ在鋼的牌號中予以省略在鋼的牌號中予以省略C級只能是級只能是Z，D級只能是級只能是TZ。例如：例如：Q235AF表示屈服點為表示屈服點為235MPa的的A級沸騰鋼級沸騰鋼 Q215B，表示屈服點為，表示屈服點為215MPa的的B級鎮(zhèn)靜鋼級鎮(zhèn)靜鋼 Q215Bb 表示屈服點為表示屈服點為215MPa的的B級半鎮(zhèn)靜鋼級半鎮(zhèn)靜鋼鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt一一. . 鋼材的組織構(gòu)造鋼材的組織構(gòu)造 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼是在純鐵中加適量的碳來

7、提高強度是在純鐵中加適量的碳來提高強度 鐵素體鐵素體 強度、硬度較低，而塑性、韌性良好強度、硬度較低，而塑性、韌性良好 滲碳體滲碳體 鐵碳化合物鐵碳化合物 熔點高，硬度大，幾乎沒有塑性熔點高，硬度大，幾乎沒有塑性 與鐵素體晶粒形成珠光體，在鐵素體晶?？障吨?，與鐵素體晶粒形成珠光體，在鐵素體晶?？障吨校?形成網(wǎng)狀間層。珠光體強度很高，堅硬富有彈性形成網(wǎng)狀間層。珠光體強度很高，堅硬富有彈性 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼是在低碳鋼中加入少量的合金元素是在低碳鋼中加入少量的合金元素 合金元素及其化合物溶解于鐵素體和珠光體中，使合金元素及其化合物溶解于鐵素體和珠光體中，使 強度提高，塑性、韌性和焊接性能不降

8、低強度提高，塑性、韌性和焊接性能不降低鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt二二. . 鋼材的鑄造缺陷鋼材的鑄造缺陷 冶金缺陷冶金缺陷，如偏析、非金屬夾雜、氣孔、縮孔和裂紋等，如偏析、非金屬夾雜、氣孔、縮孔和裂紋等熱加工、冷加工和熱處理熱加工、冷加工和熱處理三種。三種。 將鋼坯加熱至塑性狀態(tài)，依靠外力改變其形狀將鋼坯加熱至塑性狀態(tài)，依靠外力改變其形狀, ,產(chǎn)生產(chǎn)生出各種厚度的鋼板和型鋼，稱為熱加工出各種厚度的鋼板和型鋼，稱為熱加工 在常溫下對鋼材進行加工稱為冷加工在常溫下對鋼材進行加工稱為冷加工 通過加熱、保溫、冷卻的操作方法，使鋼的組織結(jié)通過加熱、保溫、冷卻的操作方法，使鋼的組織

9、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，稱為熱處理構(gòu)發(fā)生變化，稱為熱處理鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt一一. 熱加工熱加工 開軋和鍛壓溫度控制在開軋和鍛壓溫度控制在11501300 鋼材軋制成鋼板或型鋼，使金屬的晶粒變細，壓合鋼坯中鋼材軋制成鋼板或型鋼，使金屬的晶粒變細，壓合鋼坯中的氣孔、裂紋等缺陷，改善鋼材的力學(xué)性能。的氣孔、裂紋等缺陷，改善鋼材的力學(xué)性能。 熱軋薄板和壁厚較薄的熱軋型鋼，因輥軋次數(shù)較多，鋼材熱軋薄板和壁厚較薄的熱軋型鋼，因輥軋次數(shù)較多，鋼材的性能改善明顯，其強度、塑性、韌性和焊接性能均的性能改善明顯，其強度、塑性、韌性和焊接性能均優(yōu)于優(yōu)于厚板厚板和厚壁型鋼和厚壁型鋼 鋼材強度按板

10、厚分組鋼材強度按板厚分組鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 鋼中的硫化物和氧化物等非鋼中的硫化物和氧化物等非金屬夾雜，經(jīng)軋制之后被壓成薄金屬夾雜，經(jīng)軋制之后被壓成薄片片 會出現(xiàn)分層現(xiàn)象。使鋼板沿會出現(xiàn)分層現(xiàn)象。使鋼板沿厚度方向受拉的性能惡化厚度方向受拉的性能惡化 鋼材沿軋制方向（縱向）鋼材沿軋制方向（縱向）的性能優(yōu)于垂直軋制方向（橫的性能優(yōu)于垂直軋制方向（橫向）的性能，使各向異性增大向）的性能，使各向異性增大。鋼板部件應(yīng)沿其橫向切取試件鋼板部件應(yīng)沿其橫向切取試件進行拉伸和冷彎試驗。進行拉伸和冷彎試驗。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt二二. . 冷加工冷加工冷軋

11、卷板和冷軋鋼板冷軋卷板和冷軋鋼板冷彎薄壁型鋼和壓型鋼板冷彎薄壁型鋼和壓型鋼板高強鋼絲高強鋼絲鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt三三. 熱處理熱處理 包括退火、正火、淬火和回火包括退火、正火、淬火和回火 退火和正火改善組織以提高鋼的機械性能退火和正火改善組織以提高鋼的機械性能 其操作方法為：在爐中鋼材加熱保溫一段時間后，隨爐其操作方法為：在爐中鋼材加熱保溫一段時間后，隨爐溫冷卻至溫冷卻至500以下，再放至空氣中冷卻的工藝稱為完全退火以下，再放至空氣中冷卻的工藝稱為完全退火 若保溫后從爐中取出在空氣中冷卻的工藝稱為正火。正若保溫后從

12、爐中取出在空氣中冷卻的工藝稱為正火。正火的冷卻速度比退火快，強度和硬度有所提高火的冷卻速度比退火快，強度和硬度有所提高 低溫退火，主要用來消除鑄件、熱軋件、鍛件、焊接件低溫退火，主要用來消除鑄件、熱軋件、鍛件、焊接件和冷加工件中的殘余應(yīng)力和冷加工件中的殘余應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt淬火淬火工藝是將鋼件加熱到工藝是將鋼件加熱到900以上，保溫后快速在以上，保溫后快速在水中或油中冷卻水中或油中冷卻增加了鋼材強度和硬度，使塑性和韌性降低增加了鋼材強度和硬度，使塑性和韌性降低回火回火工藝將淬火后的鋼材加熱到某一溫度進行保溫，工藝將淬火后的鋼材加熱到某一溫度進行保溫，而后在空

13、氣中冷卻而后在空氣中冷卻消除殘余應(yīng)力，調(diào)整強度和硬度，減少脆性，增加消除殘余應(yīng)力，調(diào)整強度和硬度，減少脆性，增加塑性和韌性，形成較穩(wěn)定的組織。塑性和韌性，形成較穩(wěn)定的組織。通常稱淬火加高溫回火的工藝為調(diào)質(zhì)處理。強度較通常稱淬火加高溫回火的工藝為調(diào)質(zhì)處理。強度較高的鋼材，如高的鋼材，如Q420中的中的C、D、E級鋼和高強度螺栓的鋼級鋼和高強度螺栓的鋼材都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。材都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt鋼材有兩種完全不同的破壞形式：鋼材有兩種完全不同的破壞形式：塑性破壞塑性破壞脆性破壞脆性破壞塑性破壞的主要特征是，破壞前具有較大的塑性變形，塑性破壞的主要特征是

14、，破壞前具有較大的塑性變形，常在鋼材表面出現(xiàn)明顯的相互垂直交錯的銹跡剝落線。破壞常在鋼材表面出現(xiàn)明顯的相互垂直交錯的銹跡剝落線。破壞后的斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。后的斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。脆性破壞的主要特征是，破壞前塑性變形很小，或根本脆性破壞的主要特征是，破壞前塑性變形很小，或根本沒有塑性變形，而突然迅速斷裂。破壞后的斷口平直，呈有沒有塑性變形，而突然迅速斷裂。破壞后的斷口平直，呈有光澤的晶粒狀或有人字紋。光澤的晶粒狀或有人字紋。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt鋼材的多項性能指標通過單向拉伸試驗獲得鋼材的多項性能指標通過單向拉伸試驗獲得給出相應(yīng)鋼材的單調(diào)拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。由

15、試驗曲線給出相應(yīng)鋼材的單調(diào)拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。由試驗曲線看出，在看出，在比例極限比例極限p以前鋼材的工作是彈性的；比例極限以以前鋼材的工作是彈性的；比例極限以后，進入了彈塑性階段；達到了后，進入了彈塑性階段；達到了屈服點屈服點fy后，塑性平臺；出后，塑性平臺；出現(xiàn)強化階段，產(chǎn)生頸縮而破壞?，F(xiàn)強化階段，產(chǎn)生頸縮而破壞。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt1）彈性階段：）彈性階段：2）彈塑性階段：）彈塑性階段：應(yīng)力由應(yīng)力由 0 比例極限比例極限fp應(yīng)力由應(yīng)力由 fp 屈服點屈服點 fypfyfuf3）塑性階段：）塑性階段：應(yīng)力保持應(yīng)力保持 fy 不變，應(yīng)變由不變，應(yīng)變由(0.10.2

16、)% (23)%;4）強化階段：）強化階段：應(yīng)力由應(yīng)力由 fy 抗拉強度抗拉強度 fu設(shè)計以鋼材的屈服點設(shè)計以鋼材的屈服點 f y 作為靜力強度承載力極限作為靜力強度承載力極限鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理pptf y如果沒有殘余應(yīng)力，比例如果沒有殘余應(yīng)力，比例極限與屈服應(yīng)力合為一點，彈塑極限與屈服應(yīng)力合為一點，彈塑性階段消失，為簡化計算，將應(yīng)性階段消失，為簡化計算，將應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系簡化為如圖力應(yīng)變關(guān)系簡化為如圖彈彈應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系1強度強度 設(shè)計時以鋼材的屈服強度為基礎(chǔ)，抗拉強度設(shè)計時以鋼材的屈服強度為基礎(chǔ)，抗拉強度u是鋼材破壞是鋼材破壞前所承受最大應(yīng)力，此時結(jié)構(gòu)因塑性變

17、形很大而失去使用性能前所承受最大應(yīng)力，此時結(jié)構(gòu)因塑性變形很大而失去使用性能，uy值的大小，作為鋼材強度儲備的參數(shù)值的大小，作為鋼材強度儲備的參數(shù)鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt衡量鋼材塑性變形能力的主要指標是伸長率衡量鋼材塑性變形能力的主要指標是伸長率和斷面收和斷面收縮率縮率。 原標距間長度的伸長值與原標距比值的百分率。一般原標距間長度的伸長值與原標距比值的百分率。一般以以l0d0=5為標準試件。伸長率為標準試件。伸長率5：式中：式中：l0試件原標距長度；試件原標距長度； d0試件標距長度內(nèi)的直徑；試件標距長度內(nèi)的直徑； l1 試件拉斷后標距間的長度。試件拉斷后標距間的長度。

18、 1050100%lll鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt斷面的頸縮率：斷面的頸縮率：010100%AAA式中：式中：A0試件標準斷面的面積試件標準斷面的面積 A1試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面積試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面積鋼材單調(diào)拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線提供了三個重要的力學(xué)性鋼材單調(diào)拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線提供了三個重要的力學(xué)性能指標：抗拉強度能指標：抗拉強度fu、伸長率伸長率和屈服點和屈服點fy?？估瓘姸瓤估瓘姸萬u是鋼材一項重要強度指標，反映鋼材受拉時是鋼材一項重要強度指標，反映鋼材受拉時能承受的極限應(yīng)力能承受的極限應(yīng)力伸長率伸長率是衡量鋼材斷裂前所具有的塑性變形能力的指是衡量鋼材斷裂前所具有的塑性

19、變形能力的指標，其相應(yīng)伸長率分別用標，其相應(yīng)伸長率分別用5或或10表示表示屈服點屈服點fy是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)力允許達到的最大限值是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)力允許達到的最大限值鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 鋼材的冷彎性能由冷彎試驗確定鋼材的冷彎性能由冷彎試驗確定 試驗時，根據(jù)鋼材的牌號和不同的板厚，按國家相關(guān)標試驗時，根據(jù)鋼材的牌號和不同的板厚，按國家相關(guān)標準規(guī)定的彎心直徑，在試驗機上把試件彎曲準規(guī)定的彎心直徑，在試驗機上把試件彎曲180180 以試件表面和側(cè)面不出現(xiàn)以試件表面和側(cè)面不出現(xiàn)裂紋和分層裂紋和分層為合格為合格 冷彎試驗不僅能檢驗材料承受規(guī)定的彎曲變形能力大小冷彎試驗不僅能檢

20、驗材料承受規(guī)定的彎曲變形能力大小，還能顯示其內(nèi)部的冶金缺陷，還能顯示其內(nèi)部的冶金缺陷 判斷判斷鋼材塑性變形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標鋼材塑性變形能力和冶金質(zhì)量的綜合指標鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt冷彎性能試驗方法冷彎性能試驗方法具有一定彎心直徑具有一定彎心直徑d的沖頭的沖頭對標準試件中部施加荷載使之彎曲對標準試件中部施加荷載使之彎曲不出現(xiàn)裂紋或分層，判斷鋼材的冷彎性能不出現(xiàn)裂紋或分層，判斷鋼材的冷彎性能冷彎性能試驗冷彎性能試驗鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 單調(diào)拉伸試驗比較不同鋼材在正常情況下韌性好壞單調(diào)拉伸試驗比較不同鋼材在正常情況下韌性好壞 沖擊韌性

21、是評定帶有缺口鋼材沖擊荷載作用下沖擊韌性是評定帶有缺口鋼材沖擊荷載作用下抵抗脆抵抗脆性破壞能力的指標，性破壞能力的指標， 通常用帶有夏比通常用帶有夏比V V型缺口的標準試件型缺口的標準試件 沖擊韌性值隨溫度的降低而降低沖擊韌性值隨溫度的降低而降低 相當(dāng)溫度下的沖擊韌性指標：相當(dāng)溫度下的沖擊韌性指標： 在寒冷地區(qū)承受動力作用重要承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)工作溫在寒冷地區(qū)承受動力作用重要承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)工作溫度和所用鋼材牌號，提出度和所用鋼材牌號，提出相當(dāng)溫度下的沖擊韌性指標相當(dāng)溫度下的沖擊韌性指標要求要求 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt鋼材的沖擊韌性是指鋼材在沖擊荷裁作用下，斷裂鋼材的

22、沖擊韌性是指鋼材在沖擊荷裁作用下，斷裂過程中吸收機械動能的一種能力，是衡量鋼材抵抗沖擊過程中吸收機械動能的一種能力，是衡量鋼材抵抗沖擊荷裁作用荷裁作用我國以前曾采用過梅氏試件我國以前曾采用過梅氏試件(U形缺口形缺口)作沖擊韌性作沖擊韌性試驗。試驗。 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt多軸應(yīng)力下，材料的綜合強度指標要用變形時單位體積多軸應(yīng)力下，材料的綜合強度指標要用變形時單位體積中積聚的能量來衡量中積聚的能量來衡量形狀改變比能理論：形狀改變比能理論：三向應(yīng)力下，形狀改變比能等于單向拉伸下積聚的比能時，三向應(yīng)力下，形狀改變比能等于單向拉伸下積聚的比能時，鋼材由彈性轉(zhuǎn)入塑性狀態(tài)鋼材由

23、彈性轉(zhuǎn)入塑性狀態(tài)2221223311()()()2zsyf時，為塑性狀態(tài)；時，為塑性狀態(tài)； 時，為彈性狀態(tài)時，為彈性狀態(tài) yzsfyzsf鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt對塑性材料，同號應(yīng)力狀態(tài)易發(fā)生脆斷，鋼材在異號應(yīng)對塑性材料，同號應(yīng)力狀態(tài)易發(fā)生脆斷，鋼材在異號應(yīng)力狀態(tài)時容易發(fā)生塑性破壞。力狀態(tài)時容易發(fā)生塑性破壞。z正應(yīng)力與剪應(yīng)力表示：正應(yīng)力與剪應(yīng)力表示：2222223 xyzxyyzzxxyyzzxyf鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理pptfy單軸拉伸單軸拉伸雙軸異號受力雙軸異號受力雙軸同號受力雙軸同號受力當(dāng)當(dāng)1、2、3為同號應(yīng)為同號應(yīng)力且數(shù)值接近時，力且數(shù)值

24、接近時，即使它們各自都遠大即使它們各自都遠大于于fy，折算應(yīng)力，折算應(yīng)力zs仍小于仍小于fy說明鋼材很難進入塑說明鋼材很難進入塑性狀態(tài)性狀態(tài)破壞表現(xiàn)為脆性破壞表現(xiàn)為脆性 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt在實腹梁的腹板中：在實腹梁的腹板中：yzf223當(dāng)純剪時：當(dāng)純剪時：yzf23yyvyfff58. 03 鋼材的抗剪設(shè)計強度為：鋼材的抗剪設(shè)計強度為：yvff58. 0平面應(yīng)力狀態(tài)下平面應(yīng)力狀態(tài)下yxyyxyxzf2223鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 碳碳 含碳量低，鋼的強度不高但塑含碳量低，鋼的強度不高但塑性大伸長率和沖擊韌性高，鋼性大伸長率和沖擊韌性高

25、，鋼質(zhì)柔軟，易于冷加工、切削和焊質(zhì)柔軟，易于冷加工、切削和焊接接含碳量較高，鋼的強度高，但塑含碳量較高，鋼的強度高，但塑性小，硬度大，性脆，不易加工性小，硬度大，性脆，不易加工鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt錳錳元素元素(Mn)是一種弱脫氧劑是一種弱脫氧劑錳提高鋼材的屈服強度和抗拉強度，改善鋼材的冷脆傾錳提高鋼材的屈服強度和抗拉強度，改善鋼材的冷脆傾向，降低硫、氧對鋼材的熱脆影響，改善鋼材熱加工性能，向，降低硫、氧對鋼材的熱脆影響，改善鋼材熱加工性能，不顯著降低塑性和沖擊韌性。不顯著降低塑性和沖擊韌性。普通碳素鋼中，錳含量在普通碳素鋼中，錳含量在0.30.8，低合金鋼中，在，

26、低合金鋼中，在1.21. 6之間，過多會使鋼材變硬變脆降低鋼材耐腐蝕和之間，過多會使鋼材變硬變脆降低鋼材耐腐蝕和可焊性?？珊感?。硅硅元素元素(Si)是一種較強的脫氧劑。是一種較強的脫氧劑。適量的硅可提高鋼材強度而對其塑性、冷彎性能、沖擊適量的硅可提高鋼材強度而對其塑性、冷彎性能、沖擊性能、可焊性能無明顯不良影響。性能、可焊性能無明顯不良影響。在碳素鋼中含量不超過在碳素鋼中含量不超過0.3，低合金鋼中限制在，低合金鋼中限制在0.6以以內(nèi)。過高硅含量降低鋼材的塑性、韌性、抗銹性和可焊性。內(nèi)。過高硅含量降低鋼材的塑性、韌性、抗銹性和可焊性。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 釩釩元素

27、元素(V)是低合金鋼中合金元素?？梢约毣摬木Я＝Y(jié)是低合金鋼中合金元素?？梢约毣摬木Я＝Y(jié)構(gòu)而提高鋼材屈服強度和抗拉強度。釩的化合物穩(wěn)定，使鋼的構(gòu)而提高鋼材屈服強度和抗拉強度。釩的化合物穩(wěn)定，使鋼的高溫硬度提高，高溫硬度提高，15MnV鋼是在鋼是在16Mn鋼基礎(chǔ)上加入適量的釩鋼基礎(chǔ)上加入適量的釩(0.040.12)熔煉成強度較高低合金鋼。熔煉成強度較高低合金鋼。 硫硫元素元素(S)是一種有害元素。硫與鐵化合成硫化鐵是一種有害元素。硫與鐵化合成硫化鐵(FeS)散散布在純鐵體層間中，當(dāng)溫度在布在純鐵體層間中，當(dāng)溫度在8001200時熔化而使鋼材出時熔化而使鋼材出現(xiàn)熱裂紋，且易脆斷。稱為熱脆現(xiàn)象。使

28、鋼材焊接性能和熱加現(xiàn)熱裂紋，且易脆斷。稱為熱脆現(xiàn)象。使鋼材焊接性能和熱加工性能變壞，降低鋼材塑性和沖擊韌性。工性能變壞，降低鋼材塑性和沖擊韌性。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 氧氧、氮氮是有害元素，容易從鐵液中逸出，故含量甚少。是有害元素，容易從鐵液中逸出，故含量甚少。氧的作用與硫類似，增大鋼的熱脆性。氧的作用與硫類似，增大鋼的熱脆性。氮的作用同磷類似，能顯著降低鋼材的塑性和沖擊韌性，冷氮的作用同磷類似，能顯著降低鋼材的塑性和沖擊韌性，冷彎性能和焊接性能，特別是增大鋼材的冷脆性彎性能和焊接性能，特別是增大鋼材的冷脆性 磷磷元素元素(P)也是一種有害元素。也是一種有害元素。

29、磷的存在可提高鋼材的強度和抗銹蝕性，但嚴重降低鋼磷的存在可提高鋼材的強度和抗銹蝕性，但嚴重降低鋼材的塑性、冷彎性能、沖擊韌性和可焊性。材的塑性、冷彎性能、沖擊韌性和可焊性。在低溫下，鋼材易產(chǎn)生低溫脆斷在低溫下，鋼材易產(chǎn)生低溫脆斷,稱為冷脆現(xiàn)象。稱為冷脆現(xiàn)象。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 鋼材的焊接性能受含碳量和合金元素含量的影響鋼材的焊接性能受含碳量和合金元素含量的影響 含碳量超過時，焊縫及熱影響區(qū)容易變脆含碳量超過時，焊縫及熱影響區(qū)容易變脆 一般一般Q235A的含碳量較高，因此這一牌號通常不能用于的含碳量較高，因此這一牌號通常不能用于焊接構(gòu)件。而焊接構(gòu)件。而Q235B、

30、C、D的含碳量控制在上述的適宜范圍的含碳量控制在上述的適宜范圍之內(nèi)，適合焊接使用之內(nèi)，適合焊接使用 在高強度低合金鋼中，低合金元素大多對可焊性有不利在高強度低合金鋼中，低合金元素大多對可焊性有不利影響，影響，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程使用碳當(dāng)量來衡量低合使用碳當(dāng)量來衡量低合金鋼的可焊性，其的計算公式如下：金鋼的可焊性，其的計算公式如下： 1556CuNiVMoCrMnCCE鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 其中其中C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu分別為分別為碳、分別為分別為碳、錳、鉻、鉬、釩、鎳和銅的百分含量。錳、鉻、鉬、釩、鎳和銅的百分含量。 鋼材焊接

31、性能的優(yōu)劣除了與鋼材的碳當(dāng)量有直接關(guān)系之鋼材焊接性能的優(yōu)劣除了與鋼材的碳當(dāng)量有直接關(guān)系之外，還與母材厚度、焊接方法、焊接工藝參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式外，還與母材厚度、焊接方法、焊接工藝參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式等條件有關(guān)。等條件有關(guān)。 當(dāng)當(dāng)CE在在0.380.45范圍內(nèi)時，鋼材呈現(xiàn)淬硬傾向，范圍內(nèi)時，鋼材呈現(xiàn)淬硬傾向，施焊時需要控制焊接工藝、采用預(yù)熱措施并使熱影響區(qū)緩慢施焊時需要控制焊接工藝、采用預(yù)熱措施并使熱影響區(qū)緩慢冷卻，以免發(fā)生淬硬開裂；冷卻，以免發(fā)生淬硬開裂； 當(dāng)當(dāng)CE大于大于0.45時，鋼材的淬硬傾向更加明顯，需嚴格時，鋼材的淬硬傾向更加明顯，需嚴格控制焊接工藝和預(yù)熱溫度才能獲得合格的焊縫?？刂坪附庸?/p>

32、藝和預(yù)熱溫度才能獲得合格的焊縫。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 鋼材的硬化有三種情況：鋼材的硬化有三種情況： 時效硬化、冷作硬化（或應(yīng)變硬化）和應(yīng)變時效硬化時效硬化、冷作硬化（或應(yīng)變硬化）和應(yīng)變時效硬化 在高溫時溶于鐵中的少量氮和碳，隨著時間的增長逐漸在高溫時溶于鐵中的少量氮和碳，隨著時間的增長逐漸由固溶體中析出，生成氮化物和碳化物，散存在鐵素體晶粒由固溶體中析出，生成氮化物和碳化物，散存在鐵素體晶粒的滑動界面上，對晶粒的塑性滑移起到遏制作用，從而使鋼的滑動界面上，對晶粒的塑性滑移起到遏制作用，從而使鋼材的強度提高，塑性和韌性下降。這種現(xiàn)象稱為材的強度提高，塑性和韌性下降。

33、這種現(xiàn)象稱為時效硬化時效硬化 在冷加工使鋼材產(chǎn)生較大的塑性變形的情況下，卸荷后在冷加工使鋼材產(chǎn)生較大的塑性變形的情況下，卸荷后再重新加載，鋼材的屈服點提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱再重新加載，鋼材的屈服點提高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為為冷作硬化冷作硬化鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變曲線將沿圖應(yīng)變曲線將沿圖中中EDHK進行，屈服點由進行，屈服點由D點點提高到提高到H點點塑性區(qū)和應(yīng)變硬化區(qū)的范圍塑性區(qū)和應(yīng)變硬化區(qū)的范圍縮小。這也是一個對鋼結(jié)構(gòu)縮小。這也是一個對鋼結(jié)構(gòu)的不利因素。的不利因素。時效過程長時效過程長在塑性變形后對鋼材加熱到在塑性變形后對鋼材加熱到20030

34、0 C，使時效在幾小，使時效在幾小時內(nèi)完成，稱為人工時效。時內(nèi)完成，稱為人工時效。重要結(jié)構(gòu)常需進行人工時效，然后再測定其沖擊韌性，重要結(jié)構(gòu)常需進行人工時效，然后再測定其沖擊韌性，以保證鋼材長期具有較好的韌性。以保證鋼材長期具有較好的韌性。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt當(dāng)截面有裂紋當(dāng)截面有裂紋(內(nèi)部的或表面的內(nèi)部的或表面的)、孔洞、刻槽、凹角時以及截面厚、孔洞、刻槽、凹角時以及截面厚度或?qū)挾韧蝗桓淖儠r度或?qū)挾韧蝗桓淖儠r構(gòu)件中應(yīng)力分布變得不均勻。構(gòu)件中應(yīng)力分布變得不均勻。在缺陷或截面變化處附近，應(yīng)力線在缺陷或截面變化處附近，應(yīng)力線曲折、密集、出現(xiàn)高峰應(yīng)力的現(xiàn)象曲折、密集、出現(xiàn)高

35、峰應(yīng)力的現(xiàn)象稱為稱為應(yīng)力集中應(yīng)力集中。當(dāng)數(shù)值相等三向拉應(yīng)力時，直當(dāng)數(shù)值相等三向拉應(yīng)力時，直到材料斷裂也不屈服。到材料斷裂也不屈服。三向拉應(yīng)力狀態(tài)容易脆性破壞三向拉應(yīng)力狀態(tài)容易脆性破壞鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 應(yīng)力集中現(xiàn)象可能由內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生：應(yīng)力集中現(xiàn)象可能由內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生： 在澆注、軋制和焊接加工過程中，不同部位鋼材冷卻速度在澆注、軋制和焊接加工過程中，不同部位鋼材冷卻速度不同產(chǎn)生。不同產(chǎn)生。 焊接殘余應(yīng)力：焊接殘余應(yīng)力： 在焊縫附近殘余拉應(yīng)力常達到屈服點，在焊縫交叉處經(jīng)常在焊縫附近殘余拉應(yīng)力常達到屈服點，在焊縫交叉處經(jīng)常出現(xiàn)雙向、甚至三向殘余拉應(yīng)力場，使鋼材局部變脆。出現(xiàn)

36、雙向、甚至三向殘余拉應(yīng)力場，使鋼材局部變脆。 當(dāng)外力引起的應(yīng)力與內(nèi)應(yīng)力處于不利組合時，會引發(fā)脆性當(dāng)外力引起的應(yīng)力與內(nèi)應(yīng)力處于不利組合時，會引發(fā)脆性破壞。破壞。 因此，在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量使構(gòu)件和連接節(jié)點的因此，在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量使構(gòu)件和連接節(jié)點的形狀和構(gòu)造合理，防止截面的突然改變。形狀和構(gòu)造合理，防止截面的突然改變。 鋼結(jié)構(gòu)焊接構(gòu)造設(shè)計和施工時，盡量減少焊接殘余應(yīng)力。鋼結(jié)構(gòu)焊接構(gòu)造設(shè)計和施工時，盡量減少焊接殘余應(yīng)力。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 荷載可分為靜力的和動力的兩大類。荷載可分為靜力的和動力的兩大類。 快速加載快速加載 動力荷載中的沖擊荷載動力荷載中

37、的沖擊荷載 連續(xù)交變荷載，循環(huán)荷載連續(xù)交變荷載，循環(huán)荷載 吊車梁吊車梁 地震地震 在沖擊荷載作用下，加載速度很高，由于鋼材的塑性滑在沖擊荷載作用下，加載速度很高，由于鋼材的塑性滑移在加載瞬間跟不上應(yīng)變速率，反映出屈服點提高的傾向移在加載瞬間跟不上應(yīng)變速率，反映出屈服點提高的傾向 試驗研究表明，在室溫環(huán)境下，雖然鋼材的屈服點和抗拉試驗研究表明，在室溫環(huán)境下，雖然鋼材的屈服點和抗拉強度隨應(yīng)變速率增加而提高，塑性變形能力卻沒有下降，反而強度隨應(yīng)變速率增加而提高，塑性變形能力卻沒有下降，反而提高提高鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會逐漸累積損傷、產(chǎn)生裂鋼材

38、在連續(xù)交變荷載作用下，會逐漸累積損傷、產(chǎn)生裂紋及裂紋逐漸擴展，直到最后破壞，紋及裂紋逐漸擴展，直到最后破壞，這種現(xiàn)象稱為疲勞這種現(xiàn)象稱為疲勞 疲勞可分為高周疲勞和低周疲勞兩類疲勞可分為高周疲勞和低周疲勞兩類 當(dāng)鋼材承受拉力至產(chǎn)生塑性變形，卸載后，再使其受拉，當(dāng)鋼材承受拉力至產(chǎn)生塑性變形，卸載后，再使其受拉，其受拉的屈服強度將提高至卸載點（冷作硬化現(xiàn)象）；而當(dāng)其受拉的屈服強度將提高至卸載點（冷作硬化現(xiàn)象）；而當(dāng)卸載后使其受壓，其受壓的屈服強度將低于一次受壓時所獲卸載后使其受壓，其受壓的屈服強度將低于一次受壓時所獲得的值。這種經(jīng)預(yù)拉后抗拉強度提高，抗壓強度降低的現(xiàn)象得的值。這種經(jīng)預(yù)拉后抗拉強度提高

39、，抗壓強度降低的現(xiàn)象稱為包辛格效應(yīng)稱為包辛格效應(yīng) 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt在在150以內(nèi)，鋼材的強度、彈性模量和塑性均與常溫相以內(nèi)，鋼材的強度、彈性模量和塑性均與常溫相近。近。在在250左右，抗拉強度有局部性提高，伸長率和斷面收左右，抗拉強度有局部性提高，伸長率和斷面收縮率均降至最低，出現(xiàn)藍脆現(xiàn)象（鋼材表面氧化膜呈藍色）?？s率均降至最低，出現(xiàn)藍脆現(xiàn)象（鋼材表面氧化膜呈藍色）。顯然鋼材的熱加工應(yīng)避開這一溫度區(qū)段。顯然鋼材的熱加工應(yīng)避開這一溫度區(qū)段。在在300以后，強度和彈性模量均開始顯著下降，塑性顯以后，強度和彈性模量均開始顯著下降，塑性顯著上升。著上升。達到達到600

40、時，強度幾乎為零，塑性急劇上升，鋼材處于時，強度幾乎為零，塑性急劇上升，鋼材處于熱塑性狀態(tài)。熱塑性狀態(tài)。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 當(dāng)溫度低于常溫時，隨著溫度的降低，鋼材的強度提高當(dāng)溫度低于常溫時，隨著溫度的降低，鋼材的強度提高，而塑性和韌性降低，逐漸變脆，稱為鋼材的，而塑性和韌性降低，逐漸變脆，稱為鋼材的低溫冷脆低溫冷脆。 在直接承受動力作用的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了防止脆性破在直接承受動力作用的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了防止脆性破壞，沖擊試驗并進行統(tǒng)計分析才能得到。壞，沖擊試驗并進行統(tǒng)計分析才能得到。 我國有關(guān)標準對不同牌號和等級的鋼材，規(guī)定了在不同我國有關(guān)標準對不同牌號和等級的

41、鋼材，規(guī)定了在不同溫度下的沖擊韌性指標溫度下的沖擊韌性指標 對對Q235鋼，除鋼，除A級不要求外，其它各級鋼均取級不要求外，其它各級鋼均取CV=27J 對低合金高強度鋼，除對低合金高強度鋼，除A級不要求外，級不要求外，E級鋼采用級鋼采用CV=27J鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt影響因素：鋼材的化學(xué)成分、組織構(gòu)造和缺陷等；構(gòu)造影響因素：鋼材的化學(xué)成分、組織構(gòu)造和缺陷等；構(gòu)造缺陷和焊接加工引起的應(yīng)力集中、低溫影響、動荷作用、冷缺陷和焊接加工引起的應(yīng)力集中、低溫影響、動荷作用、冷作硬化和應(yīng)變時效硬化等。作硬化和應(yīng)變時效硬化等。防止脆性破壞的發(fā)生：防止脆性破壞的發(fā)生：(1) 合理設(shè)

42、計。合理設(shè)計。(2) 正確制造。正確制造。(3) 合理使用。合理使用。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 鋼材料在循環(huán)荷載作用下，當(dāng)循環(huán)數(shù)達到某一定值時，鋼材料在循環(huán)荷載作用下，當(dāng)循環(huán)數(shù)達到某一定值時，鋼材發(fā)生破壞的現(xiàn)象叫做鋼材的疲勞；疲勞屬于脆性破壞。鋼材發(fā)生破壞的現(xiàn)象叫做鋼材的疲勞；疲勞屬于脆性破壞。 內(nèi)部缺陷內(nèi)部缺陷-應(yīng)力集中應(yīng)力集中-產(chǎn)生微裂紋產(chǎn)生微裂紋-微裂紋在循環(huán)微裂紋在循環(huán)荷載下擴展荷載下擴展-截面削弱截面削弱-宏觀裂紋失穩(wěn)擴展宏觀裂紋失穩(wěn)擴展-斷裂斷裂引起疲勞破壞的交變荷載有兩種類型引起疲勞破壞的交變荷載有兩種類型常幅交變荷載常幅交變荷載 常幅疲勞常幅疲勞 變幅

43、交變荷載變幅交變荷載 變幅疲勞變幅疲勞轉(zhuǎn)動的機械零件轉(zhuǎn)動的機械零件 常幅疲勞破壞，常幅疲勞破壞，吊車橋、鋼橋吊車橋、鋼橋 變幅疲勞破壞。變幅疲勞破壞。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt1) 低周疲勞低周疲勞 高周疲勞高周疲勞2) 特征特征 a 突然性突然性 b 疲勞破壞的斷口與一般脆性斷口不同，三個區(qū)域：疲勞破壞的斷口與一般脆性斷口不同，三個區(qū)域：裂紋源、裂紋擴展區(qū)和斷裂區(qū)。擴展區(qū)表面較光滑，裂紋源、裂紋擴展區(qū)和斷裂區(qū)。擴展區(qū)表面較光滑，可見放射和年輪狀花紋，是疲勞斷裂的主要斷口特征。可見放射和年輪狀花紋，是疲勞斷裂的主要斷口特征。 c 疲勞對缺陷敏感。疲勞對缺陷敏感。 缺口缺

44、口 裂紋裂紋 組織缺陷組織缺陷鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理pptt同號應(yīng)力循環(huán), 0t異號應(yīng)力循環(huán), 0maxminmaxmin2minmaxm平均應(yīng)力：平均應(yīng)力：應(yīng)力比：應(yīng)力比：maxmin應(yīng)力輻：應(yīng)力輻：minmax循環(huán)應(yīng)力和變幅應(yīng)力循環(huán)應(yīng)力和變幅應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt1）有無缺陷、缺陷的尺寸，有無殘余應(yīng)力。）有無缺陷、缺陷的尺寸，有無殘余應(yīng)力。2）應(yīng)力水平）應(yīng)力水平fSmax3）應(yīng)力輻）應(yīng)力輻minmax4）應(yīng)力比）應(yīng)力比maxmin疲勞強度最小時,1C 對彈性材料，這一因?qū)椥圆牧?，這一因素影響不象對彈塑性材料素影響不象對彈塑性材料那樣大

45、。那樣大。時，稱常幅循環(huán)時，稱常幅循環(huán)鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt一一. 非焊接結(jié)構(gòu)的疲勞非焊接結(jié)構(gòu)的疲勞疲勞強度疲勞強度 與主體金屬與主體金屬 連接類型有關(guān)連接類型有關(guān) 與循環(huán)應(yīng)力的應(yīng)力比與循環(huán)應(yīng)力的應(yīng)力比 循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)n有關(guān)。有關(guān)。 n2106次，次，TJ17-74曾根據(jù)試驗得到的簡化疲勞曲線，曾根據(jù)試驗得到的簡化疲勞曲線，驗算以拉應(yīng)力為主的疲勞計算公式如下：驗算以拉應(yīng)力為主的疲勞計算公式如下：maxminkpp10pmax鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理pptkpp10驗算部位最大拉應(yīng)力；驗算部位最大拉應(yīng)力；以拉應(yīng)力為主的疲勞容許強度；以拉應(yīng)力為主的

46、疲勞容許強度；=0時的疲勞容許強度，試驗定；時的疲勞容許強度，試驗定；構(gòu)造形式有關(guān)的系數(shù)，試驗定。構(gòu)造形式有關(guān)的系數(shù)，試驗定。maxpp0以應(yīng)力為準則的疲勞驗算方法不適用于焊接結(jié)構(gòu)以應(yīng)力為準則的疲勞驗算方法不適用于焊接結(jié)構(gòu) kpmax鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命主要的因素焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命主要的因素 構(gòu)件和連接的構(gòu)造類型構(gòu)件和連接的構(gòu)造類型和應(yīng)力幅，而與應(yīng)力比無關(guān)和應(yīng)力幅，而與應(yīng)力比無關(guān) 焊接殘余應(yīng)力的影響焊接殘余應(yīng)力的影響fyfymaxmin=max-minfy-t+-(a)(b)(c)焊縫附近的真是循環(huán)應(yīng)力焊縫附近的真是循環(huán)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)

47、構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 當(dāng)名義循環(huán)應(yīng)力為拉時，焊縫附近的殘余拉應(yīng)力已當(dāng)名義循環(huán)應(yīng)力為拉時，焊縫附近的殘余拉應(yīng)力已達屈服點不再增加，實際拉應(yīng)力保持達屈服點不再增加，實際拉應(yīng)力保持fy不變；當(dāng)名義循環(huán)不變；當(dāng)名義循環(huán)應(yīng)力減小到最小時，焊縫附近的實際應(yīng)力將降至應(yīng)力減小到最小時，焊縫附近的實際應(yīng)力將降至 顯然，焊縫附近的真實應(yīng)力比為顯然，焊縫附近的真實應(yīng)力比為 只要應(yīng)力幅為常數(shù)，不管循環(huán)荷載下的名義應(yīng)力比為只要應(yīng)力幅為常數(shù)，不管循環(huán)荷載下的名義應(yīng)力比為何值，焊縫附近的真實應(yīng)力比也為常數(shù)。焊縫部位的疲勞何值，焊縫附近的真實應(yīng)力比也為常數(shù)。焊縫部位的疲勞壽命主要與壽命主要與 有關(guān)。有關(guān)。)(minma

48、xyyffyyff鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理pptnn11lglgnlgnLglgC1(a)(b)2snCnClglglglglg1Cn應(yīng)力幅與循環(huán)壽命的關(guān)系應(yīng)力幅與循環(huán)壽命的關(guān)系鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt可求得容許應(yīng)力幅的表達式可求得容許應(yīng)力幅的表達式C、均為不同構(gòu)件和連接類別的試驗參數(shù)。均為不同構(gòu)件和連接類別的試驗參數(shù)。 1nC循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)n應(yīng)應(yīng)力力幅幅1234疲勞極限疲勞極限新規(guī)范給出的疲勞曲線新規(guī)范給出的疲勞曲線(n)圖圖鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt1. 對不同的構(gòu)件和連接類型對不同的構(gòu)件和連接類型 歸納劃分為歸納劃分

49、為8類類 2. 對于非焊接結(jié)構(gòu)，對于非焊接結(jié)構(gòu)， 使用螺栓連接和構(gòu)件，殘余拉應(yīng)力很小，疲勞壽命不使用螺栓連接和構(gòu)件，殘余拉應(yīng)力很小，疲勞壽命不僅與應(yīng)力幅僅與應(yīng)力幅有關(guān)，也與名義應(yīng)力比有關(guān)，也與名義應(yīng)力比有關(guān)有關(guān) 3. 折算應(yīng)力幅折算應(yīng)力幅0minmaxpkminmax7 . 0采用荷載的標準值采用荷載的標準值容許應(yīng)力設(shè)計法容許應(yīng)力設(shè)計法內(nèi)力計算中不乘動力系數(shù)內(nèi)力計算中不乘動力系數(shù) 試驗包括動力作用試驗包括動力作用 鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 根據(jù)線性累積損傷準則根據(jù)線性累積損傷準則 等效應(yīng)力幅等效應(yīng)力幅e，計算公式為：，計算公式為： 各應(yīng)力幅各應(yīng)力幅i對應(yīng)循環(huán)次數(shù)為對應(yīng)

50、循環(huán)次數(shù)為ni，相對的疲勞壽命為，相對的疲勞壽命為Ni， 線性累積損傷準則為：線性累積損傷準則為： 應(yīng)力幅應(yīng)力幅i循環(huán)一次時，將引起循環(huán)一次時，將引起1/Ni的損傷，的損傷，ni次循環(huán)的損次循環(huán)的損傷為傷為ni/Ni；其它應(yīng)力幅水平的常幅循環(huán)應(yīng)力也有各自的損傷狀；其它應(yīng)力幅水平的常幅循環(huán)應(yīng)力也有各自的損傷狀況，當(dāng)這些損傷份額之和等于況，當(dāng)這些損傷份額之和等于1時，將發(fā)生疲勞破壞。時，將發(fā)生疲勞破壞。 或或e1iiNnCNii)()(iiCN鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理pptlglgn123en1n2n3N1N2N3ni1變幅疲勞的疲勞曲線變幅疲勞的疲勞曲線鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼

51、結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt等效常幅疲勞應(yīng)力幅等效常幅疲勞應(yīng)力幅e，循環(huán)，循環(huán) 次后：次后： 或或 將上述代入下式將上述代入下式 inCnei)()(eiCn12211nniiiiNnNnNnNnNn有有 得得 則則 以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期壽命；以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期壽命； ni應(yīng)力幅水平為應(yīng)力幅水平為i的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。1)()()()(2211CnCnCnCniinn)()(eiiinCn1)(iiiennin鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 6102f欠載效應(yīng)的等效系數(shù)欠載效應(yīng)的等效系數(shù) 1 變幅疲勞工作環(huán)境變幅疲勞工作環(huán)境2 獲得一些有代表性

52、的車間的重級工作制獲得一些有代表性的車間的重級工作制 中級工作制吊車桁架的設(shè)計應(yīng)力譜。中級工作制吊車桁架的設(shè)計應(yīng)力譜。3 按按2106循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)4 最大應(yīng)力幅最大應(yīng)力幅1 ；常幅設(shè)計應(yīng)力幅；常幅設(shè)計應(yīng)力幅鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt (1) 疲勞驗算仍然采用容許應(yīng)力設(shè)計方法，疲勞驗算仍然采用容許應(yīng)力設(shè)計方法， 標準荷載標準荷載 用容許應(yīng)力幅作為疲勞強度用容許應(yīng)力幅作為疲勞強度 (2) 規(guī)范中提出的疲勞強度以試驗為依據(jù)規(guī)范中提出的疲勞強度以試驗為依據(jù) 規(guī)定規(guī)定8種以外連接構(gòu)造，應(yīng)進行專門的研究種以外連接構(gòu)造，應(yīng)進行專門的研究 高溫、海水腐蝕環(huán)境、焊后經(jīng)熱處理、低周高應(yīng)

53、變疲勞高溫、海水腐蝕環(huán)境、焊后經(jīng)熱處理、低周高應(yīng)變疲勞構(gòu)件或連接的疲勞構(gòu)件或連接的疲勞 (3) 在應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位不計算疲勞在應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位不計算疲勞 (4) 靜力強度對焊接構(gòu)件和連接的疲勞強度無顯著影響，靜力強度對焊接構(gòu)件和連接的疲勞強度無顯著影響，故可以認為，疲勞容許應(yīng)力幅與鋼種無關(guān)故可以認為，疲勞容許應(yīng)力幅與鋼種無關(guān)鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼在冷拔碳素鋼絲和連接用緊固件中厚度方優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼在冷拔碳素鋼絲和連接用緊固件中厚度方向性能鋼板、焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼、鑄鋼向

54、性能鋼板、焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼、鑄鋼 按國家標準按國家標準碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700生產(chǎn)的鋼材有生產(chǎn)的鋼材有Q195、Q215、Q235、Q255和和Q275種品牌，種品牌， 板材厚度不大于板材厚度不大于16mm屈服點分別為屈服點分別為195、215、235、255、275N/mm2Q235含碳量在含碳量在0.22以下，強度適中，塑性、韌性均較好以下，強度適中，塑性、韌性均較好 除除A級外，其它三個級別的含碳量均在級外，其它三個級別的含碳量均在0.20以下以下 。鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 按國家標準按國家標準低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼GB/T1591生產(chǎn)

55、的生產(chǎn)的鋼材共有鋼材共有Q295、Q345、Q390、Q420和和Q460板材厚度不大于板材厚度不大于16mm屈服點屈服點295、345、390、420和和460N/mm2。含碳量均不大于含碳量均不大于0.20，合金元素的總量低于，合金元素的總量低于5，故稱為，故稱為低合金高強度鋼。低合金高強度鋼。Q345、Q390和和Q420均按化學(xué)成分和沖擊韌性劃分為均按化學(xué)成分和沖擊韌性劃分為A、B、C、D、E共共5個質(zhì)量等級，個質(zhì)量等級，A、B級為鎮(zhèn)靜鋼，級為鎮(zhèn)靜鋼，C、D、E級為級為特種鎮(zhèn)靜鋼，故可不加脫氧方法的符號。特種鎮(zhèn)靜鋼，故可不加脫氧方法的符號。 與碳素結(jié)構(gòu)鋼的區(qū)別在于鋼中含雜質(zhì)元素較少，磷、硫等害與碳素結(jié)構(gòu)鋼的區(qū)別在于鋼中含雜質(zhì)元素較少，磷、硫等害元素含量均不大于元素含量均不大于0.035，其它缺陷限制也較嚴格，其它缺陷限制也較嚴格鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)基本原理及設(shè)計整理ppt 一類為普通含錳量