鋼材的力學(xué)性能

1、鋼材的力學(xué)性能鋼材的主要力學(xué)性能有抗拉性能、沖擊韌性、耐疲勞性等。1.抗拉性能拉伸是建筑鋼材的主要受力形式，因而抗拉性能是建筑鋼材最重要的 力學(xué)性能。鋼材受拉時(shí)，在產(chǎn)生應(yīng)力的同時(shí)，相應(yīng)地產(chǎn)生應(yīng)變。低碳鋼從受拉開(kāi)始至斷裂經(jīng)歷了 4個(gè)階段。1）彈性階段在此初始瞬時(shí)效應(yīng)階段內(nèi)，若去除外力，試件恢復(fù)原狀。應(yīng)力應(yīng)變 材抵抗彈性變形的能力，是鋼材重要的力學(xué)指標(biāo)。建筑工程中常用鋼 材的彈性模量為（2.02.1）X105MPa。2）屈服階段應(yīng)力超過(guò)彈性極限后，材料開(kāi)始出現(xiàn)塑性變形，材料暫時(shí)失去了對(duì)變 形的抵抗能力，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)很快而應(yīng)力變化很小，這種現(xiàn)象稱(chēng)為屈服。 由于鋼材力達(dá)到屈服極限后已不能滿足正常使用要求，

2、因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中以屈服強(qiáng)度作為鋼材強(qiáng)度取值的依據(jù)。3）強(qiáng)化階段過(guò)了屈服階段材料恢復(fù)了對(duì)變形的抵抗能力，應(yīng)力增加，變形增大， 曲線上最高點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為強(qiáng)度極限，用o表示。強(qiáng)度極限是鋼 材抵抗斷裂破壞能力的一個(gè)重要指標(biāo)。屈服強(qiáng)度與強(qiáng)度極限之比稱(chēng)為 屈強(qiáng)比，屈強(qiáng)比是評(píng)價(jià)鋼材使用可靠性和強(qiáng)度利用率的一個(gè)參數(shù)。屈 強(qiáng)比越小，結(jié)構(gòu)的可靠性越高，但屈強(qiáng)比過(guò)小時(shí)，鋼材強(qiáng)度的利用率 偏低，造成浪費(fèi)。建筑結(jié)構(gòu)用鋼的合理屈強(qiáng)比一般為0.600.75。4）頸縮斷裂階段應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限后，試件在薄弱處的斷面產(chǎn)生“頸縮”現(xiàn)象，直至 斷裂伸長(zhǎng)率是衡量鋼材塑性的一個(gè)重要指標(biāo)，沖擊韌性沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載作用而不破

3、壞的能力。影響鋼材沖 擊韌性的因素很多。當(dāng)鋼材中的磷、硫含量較高時(shí)，化學(xué)成分不均勻， 含有非金屬夾雜物以及焊接中形成的微裂紋等都會(huì)使沖擊韌性顯著 降低。溫度對(duì)鋼材沖擊韌性的影響也很大。某些鋼材在常溫（20C） 條件下呈韌性斷裂，而當(dāng)溫度降低到一定程度時(shí)，ak值急劇下降而 使鋼材呈脆性斷裂，這一現(xiàn)象稱(chēng)為低溫冷脆性，這時(shí)的溫度稱(chēng)為脆性 臨界溫度。脆性臨界溫度越低，說(shuō)明鋼材抗低溫沖擊性能越好。另外， 鋼材隨時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)度會(huì)逐漸提高，沖擊韌性下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為 時(shí)效。時(shí)效敏感性越大的鋼材，經(jīng)過(guò)時(shí)效以后其沖擊韌性降低越顯著。 為了保證安全，對(duì)于承受動(dòng)荷載的重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用時(shí)效敏感性小的 鋼材。對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)以及承受動(dòng)荷載作用的結(jié)構(gòu)，特別是處于低溫 條件下的結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證鋼材具有一定的沖擊韌性。耐疲勞性鋼材在承受交變（數(shù)值和方向都有變化的）荷載的反復(fù)作用時(shí)， 在應(yīng)力低于其屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象，稱(chēng)為 鋼材的疲勞破壞。一般把鋼材在交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=10X106次時(shí) 不破壞的最大應(yīng)力定義為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。在設(shè)計(jì)承受反復(fù)荷載 作用的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)了解所用鋼材的疲勞極限。鋼材的疲勞破壞，一般 認(rèn)為是由拉應(yīng)力引起的。首先在局部開(kāi)始形成細(xì)小裂紋，隨后由于裂 紋尖角處的應(yīng)力集中而使裂紋迅速擴(kuò)展直至鋼材斷裂，因此，鋼