第二章_土木2014

1、結(jié)構(gòu)鋼材的破壞形式結(jié)構(gòu)鋼材的破壞形式結(jié)構(gòu)鋼材的破壞形式結(jié)構(gòu)鋼材的破壞形式鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼材的主要機械性能鋼材的主要機械性能影響鋼材性能的主要因素影響鋼材性能的主要因素鋼材的疲勞鋼材的疲勞鋼材的鋼種、鋼號及選擇鋼材的鋼種、鋼號及選擇第二章第二章 鋼結(jié)構(gòu)材料鋼結(jié)構(gòu)材料鋼材的優(yōu)缺點及鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼材的優(yōu)缺點及鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求結(jié)構(gòu)鋼材的破壞形式結(jié)構(gòu)鋼材的破壞形式鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求鋼結(jié)構(gòu)對材料的要求2-12-1l較高強度（較高強度（StrengthStrength）l足夠的變形能力（足夠的變形能力（DeformationDeformation）l良好的加工性能（良好的加工性

2、能（FabricationFabrication）l勝任惡劣環(huán)境的耐久性（勝任惡劣環(huán)境的耐久性（EnduranceEndurance）鋼材的主要機械性能鋼材的主要機械性能單向拉伸時的性能單向拉伸時的性能鋼材的主要機械性能鋼材的主要機械性能單向拉伸時的性能單向拉伸時的性能冷彎性能冷彎性能沖擊韌性沖擊韌性鋼材受壓和受剪時的性能鋼材受壓和受剪時的性能可焊性可焊性耐久性耐久性有明顯屈服點的應力有明顯屈服點的應力- -應變關(guān)系應變關(guān)系標準試件標準試件標準加載方法標準加載方法標準溫度標準溫度試驗條件試驗條件試驗曲線試驗曲線機械性能指標機械性能指標單向拉伸時的性能單向拉伸時的性能 有明顯屈服點有明顯屈服點-

3、 -低碳鋼與低合金鋼低碳鋼與低合金鋼無明顯屈服點無明顯屈服點- -高強度鋼高強度鋼（彈性、屈服、強化、頸縮）（彈性、屈服、強化、頸縮）（彈性、強化、頸縮）（彈性、強化、頸縮）屈服強度、極限強度、伸長率、斷面收縮率屈服強度、極限強度、伸長率、斷面收縮率OpfEBCDAEyfuf無明顯屈服點的鋼材無明顯屈服點的鋼材強化階段強化階段(DE(DE段段) )頸縮階段頸縮階段(EF(EF段段) )F F有明顯屈服點鋼材的應力有明顯屈服點鋼材的應力- -應變關(guān)系應變關(guān)系 彈性階段彈性階段( (OB段段) )屈服屈服階段階段( (BD段段) )單向拉伸時鋼材的機械性能指標單向拉伸時鋼材的機械性能指標設計時以卸

4、載后試件中殘余應變?yōu)樵O計時以卸載后試件中殘余應變?yōu)?.20.2所對應的應力所對應的應力 作為屈作為屈服點服點“條件屈服點條件屈服點”或或“名義屈服點名義屈服點”fy=f0.20.2%fup沒有明顯屈服點的沒有明顯屈服點的鋼鋼材在拉伸過程中沒有材在拉伸過程中沒有屈服階段，塑性變形屈服階段，塑性變形小，破壞突然。小，破壞突然。 無明顯屈服點鋼材的應力無明顯屈服點鋼材的應力- -應變關(guān)系應變關(guān)系 伸長率伸長率單向拉伸時的機械性能指標單向拉伸時的機械性能指標屈服強度屈服強度f fy y應力應變曲線開始產(chǎn)生塑性流動時對應的應力（取應力應變曲線開始產(chǎn)生塑性流動時對應的應力（取屈服階段波動部分的應力最低值）

5、，它是衡量鋼材的承載能力和屈服階段波動部分的應力最低值），它是衡量鋼材的承載能力和確定鋼材強度設計值的重要指標。確定鋼材強度設計值的重要指標。P8P8表表1-31-3極限強度極限強度f fu u應力應變曲線最高點對應的應力，它是鋼材破壞前應力應變曲線最高點對應的應力，它是鋼材破壞前所能承受的最大應力。所能承受的最大應力。鋼材的塑性鋼材的塑性當應力超過屈服點后，鋼材能產(chǎn)生顯著的殘余變形當應力超過屈服點后，鋼材能產(chǎn)生顯著的殘余變形（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。塑性好壞可用（塑性變形）而不立即斷裂的性質(zhì)。塑性好壞可用斷面收縮率斷面收縮率 和伸長率和伸長率 表示，通過靜力拉伸試驗得到。表示，通過靜力

6、拉伸試驗得到。屈強比（屈強比（f fy y/f/fu u) )越小，反映塑性變形的能力越強。越小，反映塑性變形的能力越強。 試件試件斷裂前斷裂前的永久變形與原的永久變形與原標定長度的百比。標定長度的百比。LodNNNLdN%100001llll0 原標距長原標距長l1 拉斷后標距長度拉斷后標距長度d0 試件直徑試件直徑試件有兩種標距：試件有兩種標距：l0/ d0=5 和和 l0/ d0=10 相應的伸長率用相應的伸長率用5和和10表示。表示。實際工程中以伸長率實際工程中以伸長率 代表材料斷裂前具有的塑性變形能力。代表材料斷裂前具有的塑性變形能力。截面收縮率截面收縮率伸伸 長長 率率應力應力-

7、-應變曲線的簡化模型應變曲線的簡化模型是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分比。斷面面積比值的百分比。%100110AAA A0 試件原來的斷面面積試件原來的斷面面積 A1 試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積 斷面收縮率斷面收縮率 越大，鋼材的塑性越好。由于在測越大，鋼材的塑性越好。由于在測量試件的斷面面積時容易產(chǎn)生較大的誤差，因而量試件的斷面面積時容易產(chǎn)生較大的誤差，因而鋼材塑性指標仍然采用伸長率作為保證要求。鋼材塑性指標仍然采用伸長率作為保證要求。A0A1斷面收縮率斷面收縮率強度設計指標強度設計指標應力應變曲

8、線的簡化應力應變曲線的簡化簡化的依據(jù)：簡化的依據(jù)：1 1）鋼材在屈服點之前的性質(zhì)）鋼材在屈服點之前的性質(zhì)接近理想的彈性體。接近理想的彈性體。2 2）屈服點之后的流幅現(xiàn)象又）屈服點之后的流幅現(xiàn)象又接近理想的塑性體，并且流幅接近理想的塑性體，并且流幅的范圍（的范圍（ 0.150.15-2.5-2.5）已足夠用來考慮結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的已足夠用來考慮結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的塑性變形的發(fā)展。塑性變形的發(fā)展。2.5% fy 00.15%鋼材是符合理想中的彈性鋼材是符合理想中的彈性- -塑性材料塑性材料 冷彎性能冷彎性能強度設計指標強度設計指標強度設計指標的形式強度設計指標的形式 分項系數(shù)的極限狀態(tài)設計法分項系數(shù)的極限狀態(tài)設

9、計法 f=fy/g gR 容許應力設計法容許應力設計法 fy/K K強度設計值強度設計值 鋼板和各種型鋼：鋼板和各種型鋼：根據(jù)鋼材牌號、厚度確定根據(jù)鋼材牌號、厚度確定 焊縫連接：焊縫連接：根據(jù)焊縫形式、連接鋼材牌號確定根據(jù)焊縫形式、連接鋼材牌號確定沖擊韌性沖擊韌性冷彎性能冷彎性能 l衡量鋼材在冷加工（常溫）塑性變形時抵抗裂紋的能力衡量鋼材在冷加工（常溫）塑性變形時抵抗裂紋的能力l既反映鋼材的塑性好壞，又反映鋼材的內(nèi)部質(zhì)量既反映鋼材的塑性好壞，又反映鋼材的內(nèi)部質(zhì)量l滿足冷彎性能比滿足滿足冷彎性能比滿足fy、fu、 都困難，一般有特殊要求才進行都困難，一般有特殊要求才進行沖擊試驗沖擊試驗韌性韌性

10、鋼材在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。用斷裂鋼材在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。用斷裂時吸收的總能量（彈性和非彈性能）來表示。是衡量鋼材抵抗時吸收的總能量（彈性和非彈性能）來表示。是衡量鋼材抵抗可能因低溫、應力集中、沖擊荷載作用等而致脆性斷裂能力的可能因低溫、應力集中、沖擊荷載作用等而致脆性斷裂能力的一項機械性能。一項機械性能。沖擊韌性沖擊韌性 沖擊韌性還與試驗的溫度有關(guān)。沖擊韌性還與試驗的溫度有關(guān)。溫度越低，沖擊韌性越低。溫度越低，沖擊韌性越低。我國鋼材標準中將試驗分為四檔，即我國鋼材標準中將試驗分為四檔，即+20, 0+20, 0，-20-20和和- -4040時的沖擊韌性。時的

11、沖擊韌性。沖擊韌性試驗沖擊韌性試驗 在擺錘式?jīng)_擊試驗機上進行試驗，沖斷試件后，讀在擺錘式?jīng)_擊試驗機上進行試驗，沖斷試件后，讀出擺錘消耗的功。沖擊韌性與試件刻槽（缺口）有關(guān)，我國國家出擺錘消耗的功。沖擊韌性與試件刻槽（缺口）有關(guān)，我國國家標準規(guī)定沖擊試驗缺口采用夏氏標準規(guī)定沖擊試驗缺口采用夏氏V V型。型。沖擊韌性沖擊韌性 鋼材受壓和受剪時的性能鋼材受壓和受剪時的性能可焊性可焊性 鋼材在單向受壓（短試件）時，受力性能基本上與鋼材在單向受壓（短試件）時，受力性能基本上與單向受拉相同。受剪的情況也相似，但屈服點單向受拉相同。受剪的情況也相似，但屈服點y及抗剪及抗剪強度強度u均低于均低于fy和和fu；

12、剪變模量；剪變模量G也低于彈性模量也低于彈性模量E。鋼材受壓和受剪時的性能鋼材受壓和受剪時的性能 耐久性耐久性碳含量在碳含量在0.12%0.12%0.20%0.20%范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好（如范圍內(nèi)的碳素鋼，可焊性最好（如Q235BQ235B）。）?？煽?焊焊 性性 可焊性可焊性指采用一般焊接工藝就可達到合格焊縫性能。指采用一般焊接工藝就可達到合格焊縫性能。具體表現(xiàn)為：具體表現(xiàn)為：施工上施工上正常焊接工藝下，焊縫不出現(xiàn)裂紋口正常焊接工藝下，焊縫不出現(xiàn)裂紋口使用上使用上焊縫力學性能不低于母材力學性能焊縫力學性能不低于母材力學性能鋼材可焊性與碳、合金元素的含量有關(guān)，鋼材可焊性與碳、合金元素的含

13、量有關(guān)，需通過試驗來鑒定可需通過試驗來鑒定可焊性的好壞、確定焊接工藝要求焊性的好壞、確定焊接工藝要求影響鋼材性能的主要因素影響鋼材性能的主要因素耐耐 久久 性性 耐腐蝕耐腐蝕鋼材受各種腐蝕環(huán)境影響而慢慢生銹，削弱截面面積鋼材受各種腐蝕環(huán)境影響而慢慢生銹，削弱截面面積通過噴涂防腐涂料使鋼材耐腐蝕通過噴涂防腐涂料使鋼材耐腐蝕耐疲勞耐疲勞鋼材長時間受荷載重復作用，達到一定的壽命而破壞鋼材長時間受荷載重復作用，達到一定的壽命而破壞 通過改善材質(zhì)、構(gòu)造設計來提高疲勞強度，增加壽命通過改善材質(zhì)、構(gòu)造設計來提高疲勞強度，增加壽命影響鋼材性能的主要因素影響鋼材性能的主要因素生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程化學成分化學成分溫度

14、溫度硬化硬化復雜應力狀態(tài)復雜應力狀態(tài)應力集中應力集中荷載類型荷載類型防止脆性斷裂的方法防止脆性斷裂的方法生產(chǎn)過程的影響生產(chǎn)過程的影響生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程煉鋼煉鋼鋼材生產(chǎn)過程鋼材生產(chǎn)過程煉鐵煉鋼澆鑄加工 電爐鋼電爐鋼是利用電熱原理，在電弧爐內(nèi)冶煉。（質(zhì)量好，但耗電是利用電熱原理，在電弧爐內(nèi)冶煉。（質(zhì)量好，但耗電量大，成本高，一般只用來冶煉特種用途的鋼材。）量大，成本高，一般只用來冶煉特種用途的鋼材。） 煉鋼爐有三種形式：煉鋼爐有三種形式：轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐、平爐平爐和和電爐電爐。 轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼是利用高壓空氣或氧氣使爐內(nèi)生鐵熔液的碳和其它雜物是利用高壓空氣或氧氣使爐內(nèi)生鐵熔液的碳和其它雜物氧化，在高溫下使鐵液變

15、為鋼液氧化，在高溫下使鐵液變?yōu)殇撘?。（生產(chǎn)周期短，效率高，質(zhì)量。（生產(chǎn)周期短，效率高，質(zhì)量好，成本低，已經(jīng)成為好，成本低，已經(jīng)成為國內(nèi)外發(fā)展最快的煉鋼方法國內(nèi)外發(fā)展最快的煉鋼方法。）。） 平爐鋼平爐鋼是利用煤氣和其它燃料供應熱能冶煉鋼。（生產(chǎn)周期長，是利用煤氣和其它燃料供應熱能冶煉鋼。（生產(chǎn)周期長，效率低，成本高，現(xiàn)已逐步被轉(zhuǎn)爐鋼所取代。）效率低，成本高，現(xiàn)已逐步被轉(zhuǎn)爐鋼所取代。） 脫氧脫氧煉煉 鋼鋼鋼材在澆鑄冶煉過程中會產(chǎn)生影響力學性能的雜質(zhì)鋼材在澆鑄冶煉過程中會產(chǎn)生影響力學性能的雜質(zhì)氧化鐵氧化鐵脫脫 氧氧需投入脫氧劑來需投入脫氧劑來減少或排除減少或排除氧化鐵氧化鐵的含量的含量按照鋼液在煉鋼

16、爐中進行脫氧的方法和程度不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼按照鋼液在煉鋼爐中進行脫氧的方法和程度不同，碳素結(jié)構(gòu)鋼可分為可分為沸騰鋼沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼和和特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼。 根據(jù)脫氧方法區(qū)分的四種碳素結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)脫氧方法區(qū)分的四種碳素結(jié)構(gòu)鋼澆鑄澆鑄特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼在在錳和硅錳和硅脫氧后，再用脫氧后，再用鋁鋁補充脫氧，其脫氧程度高補充脫氧，其脫氧程度高于鎮(zhèn)靜鋼。于鎮(zhèn)靜鋼。 沸騰鋼沸騰鋼采用脫氧能力較弱的采用脫氧能力較弱的錳錳，因此脫氧不完全，且澆注時會，因此脫氧不完全，且澆注時會有氣體逸出，出現(xiàn)鋼液的沸騰現(xiàn)象，由于沸騰鋼在鑄模中冷卻有氣體逸出，出現(xiàn)鋼液的沸騰現(xiàn)象，由于沸騰鋼在鑄模中冷卻很快

17、，氣體逸出不完全，凝固后的鋼材中留有較多的雜質(zhì)和氣很快，氣體逸出不完全，凝固后的鋼材中留有較多的雜質(zhì)和氣體，鋼的質(zhì)量較差。體，鋼的質(zhì)量較差。鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼采用采用錳加硅錳加硅做脫氧劑，脫氧較完全，由于硅在還原的過做脫氧劑，脫氧較完全，由于硅在還原的過程中會產(chǎn)生熱量，使鋼液冷卻緩慢，讓氣體充分逸出，鋼的質(zhì)程中會產(chǎn)生熱量，使鋼液冷卻緩慢，讓氣體充分逸出，鋼的質(zhì)量好，但成本高。量好，但成本高。半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度和鋼材質(zhì)量介于上述二者之間，一般不用。脫氧程度和鋼材質(zhì)量介于上述二者之間，一般不用。 脫脫 氧氧加工加工 澆鑄是指把熔煉好的鋼液做成鋼錠或鋼坯。澆鑄是指把熔煉好的鋼液做成鋼錠或鋼坯。 用用

18、連續(xù)鑄造法連續(xù)鑄造法生產(chǎn)鋼坯的工藝和設備，由于機械化、生產(chǎn)鋼坯的工藝和設備，由于機械化、自動化程度高的優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸取代了笨重而復雜的自動化程度高的優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸取代了笨重而復雜的鑄鑄錠錠工藝和設備。工藝和設備。澆澆 鑄鑄熱處理熱處理熱處理熱處理 指通過加熱、保溫、冷卻的操作方法，使鋼材的組織結(jié)構(gòu)發(fā)指通過加熱、保溫、冷卻的操作方法，使鋼材的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以獲得所需性能的加工工藝。（退火、正火、淬火和生變化，以獲得所需性能的加工工藝。（退火、正火、淬火和回火）回火）熱加工熱加工 指將鋼坯加熱至塑性狀態(tài)，依靠外力改變其形狀，生產(chǎn)出各種指將鋼坯加熱至塑性狀態(tài)，依靠外力改變其形狀，生產(chǎn)出各種厚度的

19、鋼板和型鋼。（熱加工的開軋和鍛壓溫度控制在厚度的鋼板和型鋼。（熱加工的開軋和鍛壓溫度控制在1150-1150-1300 1300 ）冷加工冷加工 指在常溫（冷）下對鋼材進行加工。（指在常溫（冷）下對鋼材進行加工。（冷作硬化現(xiàn)象冷作硬化現(xiàn)象） 加加 工工（1 1）淬火）淬火 把鋼材加熱至把鋼材加熱至900900以上，放入水或油中快速冷卻，以上，放入水或油中快速冷卻，硬度和強度提高，但塑性和韌性降低。硬度和強度提高，但塑性和韌性降低。（2 2）正火）正火 把鋼材加熱至把鋼材加熱至850900850900以上，在空氣中緩慢冷卻，以上，在空氣中緩慢冷卻，可改善組織，細化晶?？筛纳平M織，細化晶粒。（3

20、3）回火）回火 把淬火后的鋼材加熱至把淬火后的鋼材加熱至500600500600，在空氣中緩慢，在空氣中緩慢冷卻，冷卻， 可減小脆性，提高鋼的綜合性能可減小脆性，提高鋼的綜合性能。（4 4）淬火）淬火+ +回火（也稱調(diào)質(zhì)處理）回火（也稱調(diào)質(zhì)處理） 強度很高的鋼材，都要經(jīng)強度很高的鋼材，都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。過調(diào)質(zhì)處理。熱熱 處處 理理生產(chǎn)過程的影響生產(chǎn)過程的影響熱處理的目的熱處理的目的 強度提高的同時保持良好的塑性和韌性強度提高的同時保持良好的塑性和韌性熱處理的方法熱處理的方法軋制的作用軋制的作用 1.1.偏析偏析 金屬結(jié)晶后化學成分分布不均勻的現(xiàn)象。主要金屬結(jié)晶后化學成分分布不均勻的現(xiàn)象。主要是

21、硫、磷偏析，其后果是偏析區(qū)鋼材的塑性、韌性、可焊是硫、磷偏析，其后果是偏析區(qū)鋼材的塑性、韌性、可焊性變壞。性變壞。3.3.裂紋裂紋 鋼材中存在的微觀裂紋。鋼材中存在的微觀裂紋。 2.2.非金屬夾雜非金屬夾雜 指鋼材中的非金屬化合物，如硫化物、指鋼材中的非金屬化合物，如硫化物、氧化物，他們使鋼材性能變脆。氧化物，他們使鋼材性能變脆。4.4.氣泡氣泡 澆鑄時由澆鑄時由FeOFeO和和C C作用所生成的作用所生成的COCO氣體不能充分逸氣體不能充分逸出而滯留在鋼錠那形成的微小空洞。出而滯留在鋼錠那形成的微小空洞。5.5.分層分層 澆鑄時的非金屬夾雜在軋制后可能造成鋼材的分層。澆鑄時的非金屬夾雜在軋制

22、后可能造成鋼材的分層。生產(chǎn)過程的影響生產(chǎn)過程的影響薄厚鋼板的特點薄厚鋼板的特點軋制的作用軋制的作用l在高溫和壓力下，將鋼錠或鋼坯熱軋成鋼板在高溫和壓力下，將鋼錠或鋼坯熱軋成鋼板和型鋼和型鋼l改變鋼材的形狀和尺寸改變鋼材的形狀和尺寸l改善鋼材的力學性能（小氣泡、裂紋、疏松改善鋼材的力學性能（小氣泡、裂紋、疏松等缺陷變小，金屬組織更加致密）等缺陷變小，金屬組織更加致密）軋制的影響軋制的影響國外研發(fā)的國外研發(fā)的“熱機械控制軋鋼（熱機械控制軋鋼（TMCPTMCP）”新技術(shù)，已可實現(xiàn)鋼新技術(shù)，已可實現(xiàn)鋼材強度不因厚度加大而降低。材強度不因厚度加大而降低。薄鋼板的優(yōu)點薄鋼板的優(yōu)點 軋制次數(shù)多，缺陷少，比厚

23、鋼板強度高，塑性和沖擊韌性好。軋制次數(shù)多，缺陷少，比厚鋼板強度高，塑性和沖擊韌性好。厚鋼板的缺點厚鋼板的缺點 軋制后的厚鋼板，內(nèi)部的非金屬夾雜物被壓成薄片，易出現(xiàn)軋制后的厚鋼板，內(nèi)部的非金屬夾雜物被壓成薄片，易出現(xiàn)分層（夾層）現(xiàn)象，使鋼材沿厚度受拉的性能變差。分層（夾層）現(xiàn)象，使鋼材沿厚度受拉的性能變差。 對于厚鋼板（對于厚鋼板（40mm40mm）需要進行）需要進行Z Z方向的材性試驗，盡量避免方向的材性試驗，盡量避免Z Z向受力，防止層狀撕裂。向受力，防止層狀撕裂?；瘜W成分化學成分化學成分化學成分鋼的基本元素為鐵（鋼的基本元素為鐵（FeFe），普通碳素鋼中占），普通碳素鋼中占99%99%，此

24、外還有，此外還有碳（碳（C C）、硅（）、硅（SiSi）、錳（）、錳（MnMn）等雜質(zhì)元素，及硫（）等雜質(zhì)元素，及硫（S S）、磷）、磷（P P）、氧（）、氧（O O）、氮（）、氮（N N）等有害元素，這些總含量約）等有害元素，這些總含量約1%1%，但對鋼材力學性能卻有很大影響。但對鋼材力學性能卻有很大影響?；瘜W成分的影響化學成分的影響抗腐蝕性抗腐蝕性化學成分的影響化學成分的影響溫度的影響溫度的影響)/(2mmN(%)fufyE溫度的影響溫度的影響防火措施防火措施l在室溫200200范圍，鋼材強度、彈模、塑性、韌性沒大的變化；l在250250左右時，鋼材抗拉強度，而沖擊韌性，稱“藍脆”（表面呈

25、藍色) )，應避免鋼材在藍脆溫度范圍進行熱加工；l超過300300后，屈服強度、極限強度，塑性顯著l達到600600時，強度已很低，不能承載。負溫度的影響負溫度的影響溫度的影響溫度的影響冷加工硬化和時效硬化的影響冷加工硬化和時效硬化的影響2-22-2沖擊韌性和溫度關(guān)系示意圖沖擊韌性和溫度關(guān)系示意圖脆性破壞脆性破壞兩種破兩種破壞均有壞均有塑性破壞塑性破壞轉(zhuǎn)變溫轉(zhuǎn)變溫度區(qū)度區(qū)沖擊斷裂功沖擊斷裂功試驗溫度試驗溫度T1T0T2uT T從室溫下降時，塑性和沖擊韌性從室溫下降時，塑性和沖擊韌性( (變脆變脆) )。u溫度下降到某一數(shù)值時，鋼材的沖擊韌性突然急劇溫度下降到某一數(shù)值時，鋼材的沖擊韌性突然急劇，

26、稱，稱低溫冷脆低溫冷脆。u沖擊功曲線的反彎點沖擊功曲線的反彎點T T0 0稱為稱為轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度。界限溫度。界限溫度T T1 1和和T T2 2分別為分別為脆性轉(zhuǎn)變溫度脆性轉(zhuǎn)變溫度和和全塑性轉(zhuǎn)變溫度全塑性轉(zhuǎn)變溫度。u不同牌號和等級的鋼材具有不同的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)和轉(zhuǎn)變溫度，均應通過試驗來確不同牌號和等級的鋼材具有不同的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)和轉(zhuǎn)變溫度，均應通過試驗來確定。鋼結(jié)構(gòu)設計應使環(huán)境溫度高于定。鋼結(jié)構(gòu)設計應使環(huán)境溫度高于T1 T1 。溫度的影響溫度的影響時效硬化時效硬化冷作硬化冷作硬化硬化硬化 當鋼材應力超過當鋼材應力超過彈性極限時，以后重彈性極限時，以后重新加載會使彈性極限新加載會使彈性極限提高，塑性

27、變形減少。提高，塑性變形減少。 冷作硬化冷作硬化 鋼結(jié)構(gòu)在冷鋼結(jié)構(gòu)在冷（常溫）加工（彎曲、（常溫）加工（彎曲、剪切、鉆沖等）過程中剪切、鉆沖等）過程中引起的鋼材硬化引起的鋼材硬化 不利影響不利影響 強度提高，塑性韌性下降強度提高，塑性韌性下降鋼材變脆鋼材變脆 措施措施 常將因冷加工引起的硬化部位刨去常將因冷加工引起的硬化部位刨去 人工時效人工時效時效硬化時效硬化應變時效硬化應變時效硬化鋼材產(chǎn)生一定數(shù)量的塑性變形后，鐵晶體中的固鋼材產(chǎn)生一定數(shù)量的塑性變形后，鐵晶體中的固溶碳和氮更容易析出，從而使已經(jīng)冷作硬化的鋼材又發(fā)生時效硬溶碳和氮更容易析出，從而使已經(jīng)冷作硬化的鋼材又發(fā)生時效硬化現(xiàn)象?；F(xiàn)象。

28、時效時效 鋼鐵純鐵體中存在著碳和氮的固溶物，隨著時間增加，鋼鐵純鐵體中存在著碳和氮的固溶物，隨著時間增加，它會慢慢析出，分布在鋼材晶粒的滑移面上，阻礙純鐵體發(fā)它會慢慢析出，分布在鋼材晶粒的滑移面上，阻礙純鐵體發(fā)展塑性變形。展塑性變形。 影響影響 強度強度，塑性，塑性，韌性，韌性 周期周期 幾天幾天幾十年時間不等幾十年時間不等 人工時效人工時效為加快測定鋼板時效后的性能，可先使鋼材產(chǎn)生為加快測定鋼板時效后的性能，可先使鋼材產(chǎn)生10%10%的塑性變形，再的塑性變形，再加熱到加熱到200200300300，然后冷卻到室溫進行試驗，這樣可使時效在幾小，然后冷卻到室溫進行試驗，這樣可使時效在幾小時內(nèi)完成

29、，稱為時內(nèi)完成，稱為人工時效。人工時效。 目的目的有些重要結(jié)構(gòu)要求對鋼材進行人工時效，然后測定其沖擊韌性，以保有些重要結(jié)構(gòu)要求對鋼材進行人工時效，然后測定其沖擊韌性，以保證結(jié)構(gòu)具有長期的抗脆性破壞能力。證結(jié)構(gòu)具有長期的抗脆性破壞能力。復雜應力狀態(tài)復雜應力狀態(tài)oxzyyzyxxyxzzyzxZXY單元體受復雜應力單元體受復雜應力狀態(tài)下的分量狀態(tài)下的分量112233單元體受單元體受主應力主應力鋼材單元體上的復雜應力狀態(tài)鋼材單元體上的復雜應力狀態(tài)復雜應力作用下鋼材的屈服復雜應力作用下鋼材的屈服第四能量強度理論第四能量強度理論復雜應力作用下鋼材的屈服復雜應力作用下鋼材的屈服三向應力狀態(tài)下鋼材的屈服條件

30、三向應力狀態(tài)下鋼材的屈服條件（）材料由彈性轉(zhuǎn)入塑性是用形狀改變能量強度理論來判斷的；（）材料由彈性轉(zhuǎn)入塑性是用形狀改變能量強度理論來判斷的；假定假定（）復雜應力狀態(tài)下外荷載使單元體單位體積內(nèi)所積聚的形狀改（）復雜應力狀態(tài)下外荷載使單元體單位體積內(nèi)所積聚的形狀改變能等于單軸受力屈服的形狀改變能時，鋼材即由彈性轉(zhuǎn)入塑性。變能等于單軸受力屈服的形狀改變能時，鋼材即由彈性轉(zhuǎn)入塑性。 外荷載使單元體產(chǎn)生應變，從而引起體積和形狀改變，單元體外荷載使單元體產(chǎn)生應變，從而引起體積和形狀改變，單元體內(nèi)積聚了體積改變能和性狀改變能。內(nèi)積聚了體積改變能和性狀改變能。第四能量強度理論第四能量強度理論應力狀態(tài)的簡化應力

31、狀態(tài)的簡化 在三向應力作用下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)的條件，在三向應力作用下，鋼材由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)的條件，可以用折算應力和鋼材在單向應力時的屈服點相比較來判斷?？梢杂谜鬯銘弯摬脑趩蜗驊r的屈服點相比較來判斷。2222223zxyzxyxzzyyxzyxeq（2-1）用主應力用主應力 、 、 表示時，有表示時，有: :123)(133221232221eq（2-4）)()()(21213232221eq或或當當時鋼材處于彈性階段時鋼材處于彈性階段時鋼材處于塑性階段時鋼材處于塑性階段yeqfyeqfVonMises屈服條件屈服條件復雜應力作用下鋼材的屈服復雜應力作用下鋼材的屈服

32、不同受力狀態(tài)對鋼材性能的影響不同受力狀態(tài)對鋼材性能的影響 當鋼材厚度較薄時，厚度方向的應力很小，?？珊雎圆挥?，當鋼材厚度較薄時，厚度方向的應力很小，?？珊雎圆挥?，這時三向應力狀態(tài)可以簡化為這時三向應力狀態(tài)可以簡化為平面應力狀態(tài)平面應力狀態(tài)： 2223xyyxyxeq一般梁中只存在正應力一般梁中只存在正應力和剪應力和剪應力，則上式可寫為：，則上式可寫為：223eq（2-2）純剪時純剪時=0 =0 則有：則有：yeqf332（2-3）yyff58. 031鋼材的剪切屈服點是拉伸屈服點的鋼材的剪切屈服點是拉伸屈服點的0.58 0.58 倍倍復雜應力作用下鋼材的屈服復雜應力作用下鋼材的屈服三向應力的影

33、響三向應力的影響雙向受力狀態(tài)的影響雙向受力狀態(tài)的影響（a a）單向拉伸單向拉伸（b b）雙向拉伸雙向拉伸（c c）雙向異號應力雙向異號應力分析結(jié)果：分析結(jié)果： （1 1）相對于單向拉伸而言，鋼材在鋼）相對于單向拉伸而言，鋼材在鋼材在雙向拉力作用下屈服點和抗拉強度材在雙向拉力作用下屈服點和抗拉強度提高，但是塑性下降。提高，但是塑性下降。 雙向應力作用下對雙向應力作用下對鋼材材性的影響鋼材材性的影響0yfbyfcyf(a)(b)(c)（3 3）主應力異號時，易屈服，破壞呈）主應力異號時，易屈服，破壞呈塑性，差別越大越明顯。塑性，差別越大越明顯。 （2 2）主應力同號時，不易屈服，塑性）主應力同號時

34、，不易屈服，塑性下降，越接近越明顯。下降，越接近越明顯。212221eq應力集中的影響應力集中的影響同號的三向主應力作用同號的三向主應力作用三個主應力相差不大時（三個主應力相差不大時（ 1 1 2 2 3 3 ）時，即使各主應力）時，即使各主應力很高，材料也很難進入屈服和有明顯的變形，但是由于高很高，材料也很難進入屈服和有明顯的變形，但是由于高應力的作用，聚集在材料內(nèi)的體積改變應變能很大，因而應力的作用，聚集在材料內(nèi)的體積改變應變能很大，因而材料一旦遭到破壞，便呈現(xiàn)出無明顯癥兆的脆性破壞特征。材料一旦遭到破壞，便呈現(xiàn)出無明顯癥兆的脆性破壞特征。)()()(21213232221eq三向受力狀態(tài)

35、的影響三向受力狀態(tài)的影響應力集中的影響應力集中的影響在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中不可避免的存在著孔洞、槽口、凹角、裂在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中不可避免的存在著孔洞、槽口、凹角、裂縫、厚度變化、形狀變化和內(nèi)部缺陷等，此時截面中的應力分縫、厚度變化、形狀變化和內(nèi)部缺陷等，此時截面中的應力分布不再保持均勻，而是在一些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應力，形成所布不再保持均勻，而是在一些區(qū)域產(chǎn)生局部高峰應力，形成所謂謂應力集中應力集中現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 應力集中的影響應力集中的影響應力集中的影響應力集中的影響應力集中的影響應力集中的影響由于結(jié)構(gòu)鋼材塑性很好，在靜力荷載作用下，能使應力進行重由于結(jié)構(gòu)鋼材塑性很好，在靜力荷載作用下，能使應力進行重分布，

36、直到構(gòu)件全截面的應力都達到屈服強度，分布，直到構(gòu)件全截面的應力都達到屈服強度，應力集中一般應力集中一般不影響構(gòu)件的靜力極限承載力不影響構(gòu)件的靜力極限承載力。應力集中處常常產(chǎn)生三向的同號拉應應力集中處常常產(chǎn)生三向的同號拉應力，易使鋼材開裂時也沒有明顯的塑性力，易使鋼材開裂時也沒有明顯的塑性變形（變形（脆斷脆斷）。）。應力集中對塑性良好的鋼結(jié)構(gòu)靜力強應力集中對塑性良好的鋼結(jié)構(gòu)靜力強度影響不大，但是度影響不大，但是對負溫下或動力荷載對負溫下或動力荷載作用下的結(jié)構(gòu)的不利影響作用下的結(jié)構(gòu)的不利影響很大。很大。 應力集中的影響應力集中的影響應力集中的處理應力集中的處理荷載類型的影響荷載類型的影響應力集中的

37、處理應力集中的處理 常溫靜載作用下的構(gòu)件，只要構(gòu)造符合規(guī)范要求，可不常溫靜載作用下的構(gòu)件，只要構(gòu)造符合規(guī)范要求，可不考慮應力集中的影響。考慮應力集中的影響。 受動力荷載的結(jié)構(gòu)，應力集中對疲勞強度影響很大，應受動力荷載的結(jié)構(gòu)，應力集中對疲勞強度影響很大，應采取措施避免產(chǎn)生應力集中。采取措施避免產(chǎn)生應力集中。1:2.5脆性破壞實例脆性破壞實例荷載可分為靜力和動力兩大類荷載可分為靜力和動力兩大類1.1.加荷速度的影響加荷速度的影響 這是加載過程中出現(xiàn)的問題。加荷速度過快，構(gòu)件來不及變這是加載過程中出現(xiàn)的問題。加荷速度過快，構(gòu)件來不及變形，得到的屈服點也高，且呈脆性。特別在低溫時對鋼材性能的形，得到的

38、屈服點也高，且呈脆性。特別在低溫時對鋼材性能的影響要比常溫下大得多。影響要比常溫下大得多。 因此，試驗時需規(guī)定加載速度；靜力加載試驗一般應加載因此，試驗時需規(guī)定加載速度；靜力加載試驗一般應加載5 5分分鐘后再讀數(shù)據(jù)。鐘后再讀數(shù)據(jù)。2.2.循環(huán)荷載的影響循環(huán)荷載的影響 鋼材在連續(xù)交變荷載作用下，會逐漸累積損傷，產(chǎn)生裂紋及鋼材在連續(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，直到最后破壞裂紋逐漸擴展，直到最后破壞（疲勞破壞）（疲勞破壞）。荷載類型的影響荷載類型的影響脆性破壞實例脆性破壞實例疲勞破壞的實例疲勞破壞的實例脆性破壞實例脆性破壞實例防止脆性斷裂的方法防止脆性斷裂的方法脆性破壞實

39、例脆性破壞實例俄羅斯莫斯科水上樂園屋頂?shù)顾?8死95傷，原因在室內(nèi)外溫差高達51下，施工焊接時殘留的冷凝劑使鋼結(jié)構(gòu)迅速疲勞，無法承重而斷裂。疲勞分類疲勞分類引起疲勞破壞的交變荷載不同進行分類引起疲勞破壞的交變荷載不同進行分類疲勞分類疲勞分類變幅疲勞變幅疲勞常幅交變荷載常幅交變荷載-常幅應力常幅應力-常幅疲勞常幅疲勞變幅交變荷載變幅交變荷載-變幅應力變幅應力-變幅疲勞變幅疲勞 應力循環(huán)次數(shù)應力循環(huán)次數(shù)（n n，疲勞壽命），疲勞壽命）常幅疲勞常幅疲勞影響疲勞強度的因素影響疲勞強度的因素當應力循環(huán)內(nèi)的應力幅隨機當應力循環(huán)內(nèi)的應力幅隨機變化時為變化時為變幅疲勞變幅疲勞。情形一能夠測得使用期內(nèi)應力變幅

40、規(guī)律情形一能夠測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律i21i-1t變幅荷載變幅荷載情形二情形二 不能測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律不能測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律 變幅疲勞變幅疲勞影響疲勞強度的因素影響疲勞強度的因素變幅疲勞變幅疲勞情形一能夠測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律情形一能夠測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律情形二情形二 不能測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律不能測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律 影響疲勞強度的因素影響疲勞強度的因素？焊接結(jié)構(gòu)的疲勞焊接結(jié)構(gòu)的疲勞焊接結(jié)構(gòu)的疲勞焊接結(jié)構(gòu)的疲勞通過大量試驗研究表明，控制焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命最主要的因素是通過大量試驗研究表明，控制焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命最主要的因素是構(gòu)件和連構(gòu)件和連接的類型接的類型、應力幅應力幅

41、DD以及以及循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)n n，而與應力比無關(guān)。，而與應力比無關(guān)。焊縫部位存在殘余拉應力，通常達到鋼材的屈服強度焊縫部位存在殘余拉應力，通常達到鋼材的屈服強度f fy y ，該處是產(chǎn)生和發(fā)該處是產(chǎn)生和發(fā)展疲勞裂紋最敏感的區(qū)域。展疲勞裂紋最敏感的區(qū)域。 maxyf最大：最大：maxminyyffD最?。鹤钚。簓yffD真實應力比：真實應力比：fyfyfyfyfyfy殘余應力的分布殘余應力的分布焊縫附近真實應力比的大小取決于應力幅焊縫附近真實應力比的大小取決于應力幅DD的大小的大小常幅疲勞計算常幅疲勞計算疲勞計算構(gòu)件和連接的類別疲勞計算構(gòu)件和連接的類別 疲勞計算采用疲勞計算采用容許應力幅法容許

42、應力幅法，按彈性狀態(tài)計算。只適用于無高，按彈性狀態(tài)計算。只適用于無高溫（溫（t150t150）、無嚴重腐蝕環(huán)境中的高周低應變的疲勞計算（應）、無嚴重腐蝕環(huán)境中的高周低應變的疲勞計算（應力循環(huán)次數(shù)力循環(huán)次數(shù)n n5510104 4) )。/1)(nCDD（2-5）n應力循環(huán)次數(shù)；應力循環(huán)次數(shù)；C C、參數(shù)，根據(jù)表參數(shù)，根據(jù)表2-22-2中的構(gòu)件和連接的類別按表中的構(gòu)件和連接的類別按表2-32-3采用。采用。常幅疲勞計算常幅疲勞計算DD對于焊接部位的設計應力幅對于焊接部位的設計應力幅: DD= max- min ； 對于非焊接部位的折算應力幅：對于非焊接部位的折算應力幅：DD= max- 0.7

43、min max 每次應力循環(huán)中，計算部位的最大拉應力（取正值）每次應力循環(huán)中，計算部位的最大拉應力（取正值） min 每次應力循環(huán)中，計算部位的最小拉應力或壓應力每次應力循環(huán)中，計算部位的最小拉應力或壓應力（拉應（拉應力取正值，壓應力取負值）；力取正值，壓應力取負值）；DD 常幅疲勞的容許應力幅常幅疲勞的容許應力幅;疲勞計算的構(gòu)件和連接分類疲勞計算的構(gòu)件和連接分類容許應力幅與鋼材的強容許應力幅與鋼材的強度無關(guān)，這表明不同種度無關(guān)，這表明不同種類的鋼材具有相同的抗類的鋼材具有相同的抗疲勞性能。疲勞性能。變幅疲勞強度驗算方法變幅疲勞強度驗算方法DDe e等效常幅疲勞應力幅。等效常幅疲勞應力幅。 D

44、D常幅疲勞的容許應力幅。常幅疲勞的容許應力幅。 情形一能夠測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律情形一能夠測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律DDe變幅疲勞計算變幅疲勞計算等效常幅疲勞應力幅計算等效常幅疲勞應力幅計算不能測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律不能測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律 計算計算eD 若能預測結(jié)構(gòu)在使用壽命期間各種荷載的應力幅以及次數(shù)分若能預測結(jié)構(gòu)在使用壽命期間各種荷載的應力幅以及次數(shù)分布所構(gòu)成的設計應力譜，則根據(jù)累積損傷原理可將變幅疲勞折合布所構(gòu)成的設計應力譜，則根據(jù)累積損傷原理可將變幅疲勞折合為等效常幅疲勞，將隨機變化的應力幅折算為等效應力幅為等效常幅疲勞，將隨機變化的應力幅折算為等效應力幅DDe e按下按下式進

45、行疲勞計算：式進行疲勞計算：1DDiiienn(2-7)(2-7)n ni i 以應力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預期使用壽命；以應力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預期使用壽命； n ni i 預期壽命內(nèi)應力幅水平達到預期壽命內(nèi)應力幅水平達到DDi i的的應力循環(huán)次數(shù)應力循環(huán)次數(shù)變幅疲勞計算變幅疲勞計算吊車梁參數(shù)取值表格吊車梁參數(shù)取值表格情形二情形二 不能測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律不能測得使用期內(nèi)應力變幅規(guī)律 設計設計重級工作制吊車的吊車梁和重級、中級工作制吊車桁架時，重級工作制吊車的吊車梁和重級、中級工作制吊車桁架時，應力幅是按滿載得出的，實際上常常發(fā)生不同程度欠載情況。如果應力幅是按滿載得出的，實際上常常發(fā)生不同

46、程度欠載情況。如果沒有對實際應力幅的統(tǒng)計資料，即屬本情形。使用欠載效應系數(shù)，沒有對實際應力幅的統(tǒng)計資料，即屬本情形。使用欠載效應系數(shù)，按常幅疲勞進行計算。按常幅疲勞進行計算。 6102DDnf（2-92-9）f 欠載效應的等效系數(shù)欠載效應的等效系數(shù)DDef6102Dn循環(huán)次數(shù)為循環(huán)次數(shù)為n n=2=210106 6次的容許應力幅。次的容許應力幅。變幅疲勞計算變幅疲勞計算疲勞計算應注意的問題疲勞計算應注意的問題1.00.80.5重級工作制硬鉤吊車重級工作制硬鉤吊車重級工作制軟鉤吊車梁重級工作制軟鉤吊車梁中級工作制吊車中級工作制吊車 f吊車梁類別吊車梁類別表表2-4 2-4 吊車梁或吊車桁架欠載效

47、應系數(shù)吊車梁或吊車桁架欠載效應系數(shù)59697890103118144176N/mm2Dn=210687654321連接形式類別連接形式類別表表2-5 2-5 n n=2=210106 6的容許應力幅值的容許應力幅值變幅疲勞計算變幅疲勞計算2) 2) 疲勞驗算采用的是疲勞驗算采用的是容許應力設計法容許應力設計法，而不是以概率論為基礎(chǔ)的，而不是以概率論為基礎(chǔ)的設計方法。這主要是因為焊接構(gòu)件焊縫周圍的力學性能非常復設計方法。這主要是因為焊接構(gòu)件焊縫周圍的力學性能非常復雜，目前還沒有較好試驗或數(shù)值方法對其進行以概率論為基礎(chǔ)雜，目前還沒有較好試驗或數(shù)值方法對其進行以概率論為基礎(chǔ)的研究。的研究。疲勞計算應

48、注意的問題疲勞計算應注意的問題3) 3) 疲勞計算采用的是疲勞計算采用的是容許應力幅法容許應力幅法，計算公式是以實驗為依據(jù)的，計算公式是以實驗為依據(jù)的，實驗中已包含了動力的影響，故荷載應采用標準值且不乘動力系實驗中已包含了動力的影響，故荷載應采用標準值且不乘動力系數(shù)，應力幅按彈性工作計算。數(shù)，應力幅按彈性工作計算。1) 1) 當當n n10105 5時，應進行疲勞計算。時，應進行疲勞計算。疲勞計算應注意的問題疲勞計算應注意的問題鋼材的鋼種、鋼號及選擇鋼材的鋼種、鋼號及選擇5 5）對于）對于只有壓應力的應力循環(huán)作用只有壓應力的應力循環(huán)作用，由于鋼材內(nèi)部缺陷不易開展，由于鋼材內(nèi)部缺陷不易開展，則不

49、會發(fā)生疲勞破壞，則不會發(fā)生疲勞破壞，不必進行疲勞計算不必進行疲勞計算。4 4）國內(nèi)外試驗證明，大多數(shù)焊接連接類別的疲勞強度不受鋼材）國內(nèi)外試驗證明，大多數(shù)焊接連接類別的疲勞強度不受鋼材強度的影響，故可認為強度的影響，故可認為疲勞容許應力幅與鋼種無關(guān)疲勞容許應力幅與鋼種無關(guān)。6 6）提高疲勞強度和疲勞壽命的措施）提高疲勞強度和疲勞壽命的措施（）采取合理構(gòu)造細節(jié)設計，盡可能減少應力集中；（）采取合理構(gòu)造細節(jié)設計，盡可能減少應力集中；（）嚴格控制施工質(zhì)量，減小初始裂紋尺寸；（）嚴格控制施工質(zhì)量，減小初始裂紋尺寸；（）采取必要的工藝措施如打磨、敲打等。（）采取必要的工藝措施如打磨、敲打等。疲勞計算應注

50、意的問題疲勞計算應注意的問題正確制造正確制造外因外因 鋼材在構(gòu)造和加工工程中引起的鋼材在構(gòu)造和加工工程中引起的應力集中應力集中、低溫影響低溫影響、動力荷動力荷 載的作用載的作用、冷作硬化冷作硬化和和應變時效硬化應變時效硬化等等 內(nèi)因內(nèi)因 鋼材的鋼材的化學成分化學成分、組織構(gòu)造組織構(gòu)造和和缺陷缺陷等等(1(1）合理的選用鋼材）合理的選用鋼材; ; (2(2）對于低溫工作和受動力荷載的鋼結(jié)構(gòu)，應使所選鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度）對于低溫工作和受動力荷載的鋼結(jié)構(gòu)，應使所選鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度低于結(jié)構(gòu)的工作溫度低于結(jié)構(gòu)的工作溫度; ;(3) (3) 盡量使用較薄的型鋼和板材，使其具有良好的沖擊韌性盡量使用較薄的

51、型鋼和板材，使其具有良好的沖擊韌性; ;(4(4）設計時結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要合理，避免構(gòu)件截面的突然改變，使之能均勻、）設計時結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要合理，避免構(gòu)件截面的突然改變，使之能均勻、連續(xù)的傳遞應力，從而減小構(gòu)件的應力集中。連續(xù)的傳遞應力，從而減小構(gòu)件的應力集中。影響鋼材出現(xiàn)脆性破壞的因素影響鋼材出現(xiàn)脆性破壞的因素合理設計合理設計防止脆性斷裂的方法防止脆性斷裂的方法合理使用合理使用正確制造正確制造(1) (1) 嚴格按照設計要求進行制作，不得隨意進行鋼材代換，不得嚴格按照設計要求進行制作，不得隨意進行鋼材代換，不得隨意將螺栓連接改為焊接連接，不得隨意加大焊縫厚度。隨意將螺栓連接改為焊接連接，不得隨意加大焊

52、縫厚度。(2) (2) 為了避免冷作硬化現(xiàn)象的發(fā)生，應采用鉆孔或沖孔后再擴鉆為了避免冷作硬化現(xiàn)象的發(fā)生，應采用鉆孔或沖孔后再擴鉆的方法，以及對剪切邊進行刨邊。的方法，以及對剪切邊進行刨邊。(3) (3) 為了減少焊接殘余應力導致的應力集中，應該制定合理的焊為了減少焊接殘余應力導致的應力集中，應該制定合理的焊接工藝和技術(shù)措施，并由考試合格的焊工施焊，必要時可采用接工藝和技術(shù)措施，并由考試合格的焊工施焊，必要時可采用熱處理方法消除主要構(gòu)件中的焊接殘余應力。熱處理方法消除主要構(gòu)件中的焊接殘余應力。(4) (4) 焊接中不得在構(gòu)件上任意打火起弧，影響焊接的質(zhì)量，應按焊接中不得在構(gòu)件上任意打火起弧，影響

53、焊接的質(zhì)量，應按照規(guī)范的要求進行。照規(guī)范的要求進行。 防止脆性斷裂的方法防止脆性斷裂的方法鋼的種類鋼的種類合理使用合理使用(1) (1) 不得隨意改變結(jié)構(gòu)使用用途或超負荷使用結(jié)構(gòu)。不得隨意改變結(jié)構(gòu)使用用途或超負荷使用結(jié)構(gòu)。(2) (2) 原設計在室溫工作的結(jié)構(gòu)，在冬季停產(chǎn)時要注意保暖。原設計在室溫工作的結(jié)構(gòu)，在冬季停產(chǎn)時要注意保暖。(3) (3) 不要在主要結(jié)構(gòu)上任意焊接或附加零件懸掛物。不要在主要結(jié)構(gòu)上任意焊接或附加零件懸掛物。(4) (4) 避免因生產(chǎn)和運輸不當對結(jié)構(gòu)造成的撞擊或機械損傷。避免因生產(chǎn)和運輸不當對結(jié)構(gòu)造成的撞擊或機械損傷。(5) (5) 平時對結(jié)構(gòu)應注意檢察和維護。平時對結(jié)構(gòu)

54、應注意檢察和維護。 防止脆性斷裂的方法防止脆性斷裂的方法常用鋼的種類常用鋼的種類鋼的種類鋼的種類碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼常用鋼的種類常用鋼的種類碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼低合金鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用作制造冷拔高強鋼絲、高強螺栓優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用作制造冷拔高強鋼絲、高強螺栓以及自攻螺釘?shù)?。以及自攻螺釘?shù)?。碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號及特點碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號及特點碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼1 1）碳素結(jié)構(gòu)鋼的表達方式由（）碳素結(jié)構(gòu)鋼的表達方式由（屈服點的字母屈服點的字母Q Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號和脫氧方法符號）量等級符號和脫氧方法符號）四個部分組成。四個部分組成。2)2)質(zhì)量等級符號是根據(jù)鋼材的化

55、學成分和沖擊韌性不同化分為質(zhì)量等級符號是根據(jù)鋼材的化學成分和沖擊韌性不同化分為A A、B B、C C、D D共共4 4個質(zhì)量等級。個質(zhì)量等級。3)3)脫氧方法符號也有四種，其中脫氧方法符號也有四種，其中F F代表沸騰鋼，代表沸騰鋼，b b代表半鎮(zhèn)靜鋼，代表半鎮(zhèn)靜鋼，Z Z代表鎮(zhèn)靜鋼，代表鎮(zhèn)靜鋼，TZTZ代表特種鎮(zhèn)靜鋼，代表特種鎮(zhèn)靜鋼，在具體標注時在具體標注時Z Z和和TZTZ可以省可以省略。略。4 4）鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范）鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范將將Q235Q235牌號的鋼材選為承重結(jié)構(gòu)用鋼牌號的鋼材選為承重結(jié)構(gòu)用鋼。其化學成分和脫氧方法、拉伸和沖擊試驗以及冷彎試驗結(jié)果其化學成分和脫氧方法、拉伸和沖擊試驗以

56、及冷彎試驗結(jié)果均應符合規(guī)范均應符合規(guī)范GB/T700GB/T700的要求。的要求。牌號表示方法牌號表示方法碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235表示方法表示方法低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼1)1)含碳量均含碳量均不大于不大于0.200.20，強度的提高主要依靠添加少量強度的提高主要依靠添加少量幾種合金元素來達到，但合金元素的總量幾種合金元素來達到，但合金元素的總量低于低于5 5。2)2)牌號為牌號為Q345Q345，Q390,Q420Q390,Q420的鋼材都有較高的強度和較好的的鋼材都有較高的強度和較好的塑性、韌性和焊接性能，被塑性、韌性

57、和焊接性能，被規(guī)范規(guī)范選為承重結(jié)構(gòu)用鋼。選為承重結(jié)構(gòu)用鋼。3)3)低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號命名與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似，只低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的牌號命名與碳素結(jié)構(gòu)鋼相似，只是質(zhì)量等級分為是質(zhì)量等級分為A A、B B、C C、D D、E E五等，低合金高強度結(jié)五等，低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼采用的脫氧方法均為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，故構(gòu)鋼采用的脫氧方法均為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，故可不可不加脫氧方法的符號加脫氧方法的符號，例如，例如Q345BQ345B，Q390DQ390D，Q420EQ420E。4)4)鋼材的化學成分和拉伸、沖擊、冷彎試驗結(jié)果應滿足規(guī)鋼材的化學成分和拉伸、沖擊、冷彎試驗結(jié)果應滿足規(guī)范范GB/T1591G

58、B/T1591要求。要求。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼牌號低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼牌號低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼表示方法低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼表示方法低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼規(guī)范對沖擊韌性的具體規(guī)定規(guī)范對沖擊韌性的具體規(guī)定低合金鋼低合金鋼Q345表示方法表示方法優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼低合金鋼Q345表示方法表示方法鋼絲鋼絲1)1)磷、硫等有害元素的含量均磷、硫等有害元素的含量均不大于不大于0.0350.035，對于其他對于其他缺陷的限制也較嚴格。缺陷的限制也較嚴格。2)2)主要用作制造主要用作制造冷拔高強鋼絲冷拔高強鋼絲、高強螺栓高強螺栓以及以及自攻螺釘自攻螺釘?shù)取５?。?yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)

59、鋼(GB/T 699-1988)(GB/T 699-1988)鋼絲、平行鋼絲索、鋼絞線、鋼絲繩的總稱。鋼絲、平行鋼絲索、鋼絞線、鋼絲繩的總稱。鋼索鋼索優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、鋼索優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、鋼索平行鋼絲索平行鋼絲索鋼鋼 絲絲鋼絞線鋼絞線平行鋼絲索平行鋼絲索鋼絲繩鋼絲繩鋼鋼 絞絞 線線專用結(jié)構(gòu)鋼專用結(jié)構(gòu)鋼鋼鋼 絲絲 繩繩鋼材的選擇原則鋼材的選擇原則2)2)耐候鋼耐候鋼 在鋼材冶煉時加入少量的合金元素如在鋼材冶煉時加入少量的合金元素如CuCu、CrCr、NiNi、MoMo、NbNb、TiTi、ZrZr、V V等，提高鋼材的耐腐蝕性能。也稱為耐等，提高鋼材的耐腐蝕性能。也稱為耐大氣腐蝕鋼。例如大氣腐蝕鋼

60、。例如15MnCuCrQT15MnCuCrQT鋼表示含碳量為鋼表示含碳量為0.15%0.15%，合，合金元素為錳、銅、鉻的淬火加回火熱處理耐候鋼。金元素為錳、銅、鉻的淬火加回火熱處理耐候鋼。3)3)連接用鋼連接用鋼 鋼結(jié)構(gòu)連接中的鉚釘、高強度螺栓、焊條用鋼結(jié)構(gòu)連接中的鉚釘、高強度螺栓、焊條用鋼絲等，也采用滿足各自連接件要求的專門用鋼。鋼絲等，也采用滿足各自連接件要求的專門用鋼。 專用結(jié)構(gòu)鋼專用結(jié)構(gòu)鋼1) 1) 專用結(jié)構(gòu)鋼的鋼號用在相應鋼號后再加上專用結(jié)構(gòu)鋼的鋼號用在相應鋼號后再加上專業(yè)用途代號專業(yè)用途代號（壓力容器、橋梁、船舶和鍋爐用鋼材的專業(yè)用途代號分別（壓力容器、橋梁、船舶和鍋爐用鋼材的專