钢材的强度提高.ppt

(1) 强度要求，即对材料屈服强度（又称为屈服点）与抗拉强度的要求。 (2) 塑性、韧性要求，即要求钢材具有良好的适应变形与抗冲击能力，以防止脆性破坏。 (3) 耐疲劳性能及适应环境能力要求，即要求材料本身具有良好的抗动力荷载性能及较强的适应低温、高温等环境变化的能力。 (4) 冷、热加工性能及焊接性能要求，良好的工艺性能不但易于将钢材加工成各种形式的结构，而且不会产生因加工对结构的强度、塑性、韧性等造成不利影响。 (5) 耐久性能要求，主要指材料的耐锈蚀能力要求，即要求钢材具备在外界环境作用下仍能维持其原有力学及物理性能基本不变的能力。 (6) 生产与价格方面的要求，即要求钢材易于施工、价格合理。 2.3.1 受拉、受压及受剪时的性能 1.强度性能 （1）碳素结构钢材的应力应变曲线分为五个阶段： a.弹性阶段 b.弹塑性阶段 c.屈服阶段 d.强化阶段 e.颈缩阶段 3.钢材物理性能指标 钢材在单向受压(粗而短的试件)时，受力性能基本上和单向受拉时相同。受剪的情况也相似，但屈服点及抗剪强度均较受拉时为低，剪变模量也低于弹性模量。 2.3.2 冷弯性能 冷弯性能由冷弯试验来确定，冷弯试验不仅能直接检验钢材的弯曲 变形能力或塑性性能，还能暴露钢材内部的冶金缺陷，如硫、磷偏 析和硫化物与氧化物的掺杂情况，这些都将降低钢材的冷弯性能。 因此，冷弯性能合格是鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢 材质量的综合指标。 2.3.3 冲击韧性 韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力，它用材料在断裂时所吸收的总能量(包括弹性和非弹性能)来量度，韧性是钢材强度和塑性的综合指标。 夏比试件比梅氏试件具有更为尖锐的缺口，更接近构件中可能出现的严重缺陷，近年来用Cv能量来表示材料冲击韧性的方法日趋普遍。 2.3.4 钢材的可焊性 2.3.5 特种性能 热轧型钢在冷却过程中，在截面突变处如尖角、边缘及薄细部位，率先冷却，其他部位渐次冷却，先冷却部位约束阻止后冷却部位的自由收缩，产生复杂的热轧残余应力分布。 不同形状和尺寸规格的型钢残余应力分布不同。 钢材的疲劳－钢材在连续重复荷载作用下裂纹生成、扩展以致 断裂破坏的现象。 设计规范规定：循环次数N≥5×104 ，应进行疲劳计算。 应力谱 1.循环应力的特征 应力比 应力幅 循环次数 N 2.常幅疲劳－重复荷载的数值不随时间变化，所有应力循环内的 应力幅保持常量。 3.Δσ与 N 的关系 Δσ越大，破坏时循环次数越少； Δσ越小，破坏时循环次数越多。 破坏时循环次数越少，说明Δσ越大； 破坏时循环次数越多，说明Δσ越小。 总结： 1.承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接，当应力变化的 循环次数N≥5×104次时，应进行疲劳计算。 2.在应力循环中不出现拉应力的部位，可不计算疲劳。根据应力 幅概念，不论应力循环是拉应力还是压应力，只要应力幅超过 容许值就会产生疲劳裂纹。但由于裂纹形成的同时，残余应力 自行释放，在完全压应力(不出现拉应力)循环中，裂纹不会继 续发展，故规范规定此种情况可不于验算。 3.计算疲劳时，应采用荷载的标准值，不考虑荷载分项系数和动 力系数，而且应力按弹性工作计算。 4.根据试验，不同钢种的不同静力强度对焊接部位的疲劳强度无 显著影响。可认为，疲劳容许应力幅与钢种无关。 5.提高疲劳强度和疲劳寿命的措施 （ａ）采取合理构造细节设计，尽可能减少应力集中； （ｂ）严格控制施工质量，减小初始裂纹尺寸； （ｃ）采取必要的工艺措施如打磨、敲打等。 2.7.1 钢的种类 按用途分：结构钢、工具钢和特殊钢(如不锈钢等)，结构钢又分建 筑用钢和机械用钢。 按冶炼方法分：转炉钢和平炉钢 按脱氧方法分：沸腾钢(代号为F)、半镇静钢(代号为b)、镇静钢 (代号为Z)和特殊镇静钢(代号为TZ) 按成型方法分：轧制钢(热轧、冷轧)、锻钢和铸钢。 按化学成分分：碳素钢和合金钢。 在建筑工程中采用的是碳素结构钢、低合金高强度结构钢和优质碳 素结构钢。 压型钢板的定义： 压型钢板是将薄钢板(彩色薄钢板）经辊压冷弯成V型、U型、W型等类似形状，用于建筑屋面、墙面和楼板的建筑材料。 压型钢板按波高分高波板、中波板和低波板三种板型。屋面宜采用波高和波距较大的压型钢板，墙角宜选用波高和波距较小的压型钢板。 彩色钢卷板 压型钢板的应用： 广泛用于工业建筑、公共建筑物的屋面、墙面等围护结构及建筑物内