機(jī)械結(jié)構(gòu)金屬裝備設(shè)計(jì)第二章

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)金屬裝備設(shè)計(jì)課件第二章第1頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四一概述二鋼材的力學(xué)特性及影響因素第二章 材料本章教學(xué)內(nèi)容三材料的類別和特征及選擇第2頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四本節(jié)教學(xué)要求：本節(jié)教學(xué)要求第二章 材料了解機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)使用鋼材的力學(xué)特性及影響因素，材料的類別和特征以及相關(guān)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。理解普通結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合，環(huán)境溫度、工作級(jí)別對(duì)材料的影響度，設(shè)計(jì)組合截面時(shí)配置材料的原則。 掌握材料的選用原則、依據(jù)和規(guī)定材料的標(biāo)準(zhǔn)表示方法及考慮影響脆性破壞因素評(píng)價(jià)的鋼材質(zhì)量組別選擇方法。第3頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5

2、月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料概 述 機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)通常承受變載荷和沖擊載荷，且工作環(huán)境一般較惡劣，因此要求金屬結(jié)構(gòu)材料具有強(qiáng)度高、塑性好、足夠的抗沖擊性能和良好的韌性。機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)主要為焊接結(jié)構(gòu)，故又要求具有良好的可焊性、時(shí)效性和防腐性。由于普通結(jié)構(gòu)鋼（普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼）；機(jī)械性能良好、規(guī)格齊全、價(jià)格便宜并能滿足結(jié)構(gòu)要求，故得到廣泛應(yīng)用。第4頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素1、鋼材的力學(xué)性能（1） 靜強(qiáng)度特性右圖所示為在單向靜拉力作用下鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 曲線。a、比例極

3、限從坐標(biāo)原點(diǎn)0到P點(diǎn)呈線性關(guān)系，是鋼材工作的彈性階段。b、屈服點(diǎn)從P點(diǎn)到S點(diǎn)，隨著載荷的增加，曲線近似線性關(guān)系，有少量的塑性變形，鋼材處于彈塑性階段。C、抗拉強(qiáng)度在S點(diǎn)后的微段，應(yīng)力無(wú)明顯增加而出現(xiàn)較大的塑性變形，稱為屈服，其產(chǎn)生塑性變形的水平段稱為流幅或屈服平臺(tái)，這是鋼材的塑性階段。第5頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素（2）疲勞強(qiáng)度特性疲勞破壞鋼材在連續(xù)變化載荷作用下，開(kāi)始是其組織發(fā)生晶粒間的滑移使材料強(qiáng)度降低而喪失繼續(xù)抵抗外載荷的能力，繼而轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)別晶粒的撕裂而出現(xiàn)裂紋，在連續(xù)變化載荷繼續(xù)作用下，鋼材的裂紋擴(kuò)展加速直至斷

4、裂。疲勞強(qiáng)度鋼材疲勞破壞之前所能承受的最大應(yīng)力，即在鋼材的標(biāo)準(zhǔn)試件上施加一定循環(huán)特性的等幅（交變r(jià) = -1或脈動(dòng)r = 0）應(yīng)力，由實(shí)驗(yàn)得到經(jīng)過(guò)N次循環(huán)后不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力。遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度。（屈服）第6頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素（2）疲勞強(qiáng)度特性破壞特點(diǎn)鋼材疲勞破壞與塑性破壞不同，疲勞斷裂是疲勞損傷的積累，疲勞裂紋是在重復(fù)載荷長(zhǎng)期作用下產(chǎn)生的，隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋沿尖端逐漸擴(kuò)展，直至剩余未斷裂截面不足以承擔(dān)外載荷而發(fā)生突然斷裂。因此疲勞破壞具有累積性和突發(fā)性的特點(diǎn)。影響因素鋼材的疲勞強(qiáng)度與鋼材種類（標(biāo)號(hào)

5、）、連接接頭型式，結(jié)構(gòu)特征，應(yīng)力變化幅度以及（應(yīng)力）作用（循環(huán)）次數(shù)，應(yīng)力集中等級(jí)系數(shù)等因素有關(guān)，其值由疲勞試驗(yàn)獲得。第7頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素第8頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素第9頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素第10頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素第11頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分

6、，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)疲勞壽命N連續(xù)重復(fù)荷載作用下應(yīng)力由最大到最小的循環(huán)次數(shù) 疲勞極限 應(yīng)力循環(huán)無(wú)限次，不發(fā)生疲勞破壞依據(jù)國(guó)際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建議，規(guī)定=5106次為疲勞極限對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：N=5104次，應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算 第12頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素第13頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素（3）塑性特性鋼材被拉斷時(shí)塑性變形的大小，反映了鋼材塑性的優(yōu)劣。鋼材的塑性常用拉伸試驗(yàn)的伸長(zhǎng)率和截面收縮率來(lái)衡

7、量。若試件原標(biāo)距為L(zhǎng)，原截面面積為A，拉斷時(shí)總伸長(zhǎng)量為L(zhǎng) ，截面面積收縮量為A ，則鋼材的伸長(zhǎng)率和截面收縮率分別為：， 通常比能更好地表達(dá)鋼材的塑性性質(zhì)。第14頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素由于鋼材的伸長(zhǎng)率容易測(cè)量，通常以計(jì)算長(zhǎng)度（標(biāo)距）為5d或10d（為試件直徑）的試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，并用或表示鋼材的塑性?；蛑翟酱?，鋼材塑性越好，對(duì)局部應(yīng)力集中的敏感性越小。由于塑性變形能使局部應(yīng)力趨于均勻，所以使結(jié)構(gòu)突然斷裂的危險(xiǎn)性變小。第15頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影

8、響因素（4）韌性特性鋼材的韌性是表征材料破壞前吸收機(jī)械能（沖擊吸收功）的能力。 目前，對(duì)普通結(jié)構(gòu)鋼常用沖擊試驗(yàn)來(lái)確定鋼材韌性的大小。鋼材的沖擊試驗(yàn)應(yīng)按GB/T 229-2007金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法的規(guī)定進(jìn)行。根據(jù)斷裂力學(xué)分析鋼材裂紋擴(kuò)展的基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了斷裂應(yīng)力和裂紋深度 和鋼材韌性之間的關(guān)系為：常數(shù)K的大小，標(biāo)志著材料抵抗脆性破壞能力的高低。常用應(yīng)力強(qiáng)度因子K1來(lái)度量。 當(dāng)K1增大到臨界值K1c時(shí)，裂紋就迅速擴(kuò)展，使構(gòu)件產(chǎn)生斷裂破壞，此時(shí)K1c值被稱為材料的斷裂韌性，是材料的一種機(jī)械性能，其單位為N/mm3/2。低溫下K1c值急劇降低，鋼材容易脆斷。第16頁(yè)，共54頁(yè)，20

9、22年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素 機(jī)械裝備結(jié)構(gòu)的主要材料是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，常溫下這些材料的斷裂破壞往往由疲勞引起，在低溫下材料更容易發(fā)生裂紋斷裂（脆斷），因此需要掌握材料在低溫下的斷裂韌性才能更合理地使用材料。第17頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素2、鋼材的加工性能鋼材的加工性能是指焊接性能和冷彎性能。（1） 可焊性鋼材在焊縫冷卻后，連接具有完整性（無(wú)裂縫）和堅(jiān)固性，即在各種靜、動(dòng)載荷長(zhǎng)期作用和低溫下，連接具有足夠的強(qiáng)度和完整性的能力。常以連接的抗裂性和力學(xué)性

10、能來(lái)檢驗(yàn)鋼材可焊性的好壞。主要影響因素是焊接工藝和鋼材的含碳量。第18頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素第19頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素（2）冷彎性能鋼材的冷彎性能表示其在常溫下作180冷彎變形試驗(yàn)而不出現(xiàn)裂縫的性能。按照鋼材牌號(hào)和厚度（直徑）規(guī)定出彎心直徑與試件厚度的不同比值，此比值越小，表明鋼材的冷彎性能越好，塑性越大。第20頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素3、鋼材的耐久性能鋼材

11、的耐久性主要以鋼材的時(shí)效、防銹性來(lái)表征。時(shí)效自然時(shí)效加工時(shí)效由于時(shí)效提高了材料的強(qiáng)度，但同時(shí)使材料變硬，增大脆性，這對(duì)受動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)是十分不利，所以在金屬結(jié)構(gòu)中不考慮材料因時(shí)效硬化產(chǎn)生的高強(qiáng)度性能。鋼材時(shí)效的敏感程度與加載性質(zhì)、時(shí)效溫度、所含雜質(zhì)、鋼材晶粒度等有關(guān)。對(duì)于承受動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)，使用時(shí)效的鋼材容易發(fā)生脆性破壞，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有足夠的安全度。鋼材的銹蝕與鋼材的類別和環(huán)境有關(guān)，選用耐腐蝕的鋼材，可延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用期限。第21頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第22頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素4、影

12、響鋼材性能的主要因素影響因素第23頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素4、影響鋼材性能的主要因素化學(xué)成分碳素結(jié)構(gòu)鋼中除鐵、碳以外，還有錳、硅、硫、磷等元素和氧、氮等氣體。低合金結(jié)構(gòu)鋼中還含有銅、鋁、鈦等少量元素。它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響著鋼材的性能。 增加碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可提高鋼的強(qiáng)度，但卻降低了塑性和可焊性，因此在焊接結(jié)構(gòu)鋼材中，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)在0.2以下。 適量的錳和硅，可提高鋼的強(qiáng)度，硅的作用更大，但質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大時(shí)會(huì)降低鋼的塑性、可焊性和抗銹蝕性，故應(yīng)對(duì)錳、硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)加以限制。 硫、磷是鋼的有害成分，硫和鐵的化合物硫化鐵熔點(diǎn)較低，

13、它在高溫下易變脆。磷在低溫下使鋼變得更脆，因此應(yīng)嚴(yán)格限制硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 第24頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素4、影響鋼材性能的主要因素應(yīng)力狀態(tài)不同應(yīng)力狀態(tài)對(duì)鋼材性能有明顯的影響。 在同號(hào)平面應(yīng)力狀態(tài)下，鋼材的彈性工作范圍及屈服點(diǎn)均有所提高，塑性變形大為降低。 在異號(hào)平面應(yīng)力狀態(tài)下，情況則完全相反。鋼材的彈性工作范圍和屈服點(diǎn)都有所下，降塑性變形卻大為增加，容易使結(jié)構(gòu)喪失承載能力。對(duì)同號(hào)的三向應(yīng)力狀態(tài)和異號(hào)的三向應(yīng)力狀態(tài)，與平面應(yīng)力狀態(tài)的相仿。如鋼材在三向相等的拉應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生脆性破壞。在三向相等的壓應(yīng)力作用下，幾乎很難

14、發(fā)生破壞。二向、三向應(yīng)力狀態(tài)？第25頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四 第四強(qiáng)度理論當(dāng) 時(shí)為彈性狀態(tài)；當(dāng) 時(shí)為塑性狀態(tài)第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素第26頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四三向均為拉應(yīng)力時(shí)，直到破壞也沒(méi)有明顯塑性變形，屬脆性破壞三向均為壓應(yīng)力且數(shù)值相近時(shí)，材料既不進(jìn)入塑性，也不斷裂當(dāng)有異號(hào)應(yīng)力，且同號(hào)應(yīng)力相差較大時(shí)，較易進(jìn)入塑性狀態(tài)鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取為0.58f 第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素第27頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素

15、第28頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素4、影響鋼材性能的主要因素溫度變化直接影響著鋼材的性能，溫度升高，強(qiáng)度下降，溫度在200以內(nèi)時(shí)，鋼材強(qiáng)度基本不變。超過(guò)300，鋼材的屈服點(diǎn)和強(qiáng)度極限明顯下降，會(huì)發(fā)生蠕滑現(xiàn)象，超過(guò)600時(shí)，鋼材強(qiáng)度幾乎等于零。當(dāng)溫度下降時(shí)，鋼材的強(qiáng)度顯著提高，而塑性、韌性下降， 加載速度的提高（如撞擊），能降低鋼材的塑性和斷裂韌性，增大脆性，其作用相當(dāng)于溫度的降低。當(dāng)加載速度增大到定值時(shí)，鋼材呈現(xiàn)脆性，這時(shí)的加載速度稱為臨界加載速度。第29頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章

16、材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素4、影響鋼材性能的主要因素焊接過(guò)程中，焊縫和主體金屬都經(jīng)過(guò)了高溫和冷卻的變化，靠近焊縫的主體金屬結(jié)晶組織和力學(xué)性能都起了變化。 焊接金屬凝固時(shí)，晶粒之間會(huì)產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力和收縮，容易引起裂縫和殘余應(yīng)力。第30頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第一節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素4、影響鋼材性能的主要因素結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力分布通常都是不均勻的，三向應(yīng)力可能由三向載荷所引起，但更多情況是由于結(jié)構(gòu)不連續(xù)、截面形狀突變形成的缺口效應(yīng)所產(chǎn)生，在孔洞、凹角、裂縫、厚度改變和不平處主應(yīng)力線將發(fā)生轉(zhuǎn)折繞行，應(yīng)力作用線比較密集和彎曲，出現(xiàn)局部高峰應(yīng)力

17、，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。 鋼材經(jīng)冷加工、冷彎和剪切會(huì)使鋼材產(chǎn)生局部塑性變形，產(chǎn)生硬化或冷化現(xiàn)象，使材料強(qiáng)度提高，塑性、韌性降低，加速時(shí)效，材質(zhì)變硬脆。 第31頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第二節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素第32頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇鋼材名稱鋼材牌號(hào)表示方法說(shuō)明碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195Q215BQ235AQ275舉例Q235A.FQ代表“屈服點(diǎn)”的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母235屈服點(diǎn)的數(shù)值A(chǔ)質(zhì)量等級(jí)代號(hào)（A、B、C、D共4級(jí)）F脫氧方法符號(hào)（F、b、Z、TZ），Z、TZ可不標(biāo)合金

18、鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345EQ390BQ420AQ460BQ500CQ550DQ620BQ690C原牌號(hào)16Mn15MnTi舉例Q345EQ代表“屈服點(diǎn)”的漢語(yǔ)拼音首第一個(gè)字母345屈服點(diǎn)的數(shù)值E質(zhì)量等級(jí)代號(hào)（A、B、C、D、E共5級(jí)）舉例16Mn16萬(wàn)分之平均含碳量，即0.16%的平均含碳量Mn化學(xué)元素代號(hào)，錳的代號(hào)合金結(jié)構(gòu)鋼30CrMnSi38CrMoAlA舉例38CrMoAlA38萬(wàn)分之平均含碳量，即0.38%的平均含碳量CrMoAl化學(xué)元素代號(hào)，鉻、鉬、鋁的代號(hào)A磷、硫含量較低的高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼鑄鋼鑄造碳鋼ZG230450ZG310570舉例ZG230450ZG鑄鋼230屈服點(diǎn)的數(shù)值450抗拉強(qiáng)

19、度合金鑄鋼ZG40Mn2ZG35CrMo舉例ZG40Mn2ZG鑄鋼40含碳量0.35%0.45%Mn2合金猛含量1.6%1.8%第33頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼是一種低碳結(jié)構(gòu)鋼。按照鋼材屈服點(diǎn)的數(shù)值，碳素結(jié)構(gòu)鋼劃分成Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等牌號(hào)，屈服點(diǎn)愈高，鋼材愈硬。 機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)的主要承載結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，宜采用力學(xué)性能不低于GB/T 700中的Q235鋼和GB/T699中的20鋼材。 碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼的物理性能：彈性模量E=2.06105MPa，剪切模

20、量G=7.94104MPa，泊松比0.3，線膨脹系數(shù)=1.210-5-1，質(zhì)量密度=7850kg/m3=7.85g/cm3。 第34頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇2低合金結(jié)構(gòu)鋼 低合金結(jié)構(gòu)鋼既是低碳鋼又是高強(qiáng)度鋼，是在冶煉過(guò)程中添加微量的錳、釩、鈮、鈦、鉻、鎳、銅、鋁、硅、硼等稀土元素使鋼的強(qiáng)度明顯提高。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.2，一般都是鎮(zhèn)靜鋼，力學(xué)性能和化學(xué)成分均需保證。 低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)為Q345、Q390、Q420、Q460等，其質(zhì)量等級(jí)為5級(jí)。 在相同載荷與結(jié)構(gòu)等邊界條件下，所設(shè)計(jì)的低合金高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)件截面要比碳素

21、結(jié)構(gòu)鋼的截面小，而其穩(wěn)定性和剛性均較差（臨界應(yīng)力小而變形大），而鋼材的彈性模量是相同的，因此只有由強(qiáng)度決定結(jié)構(gòu)件截面時(shí)，使用低合金高強(qiáng)度鋼才是合理的。 第35頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇3鑄鋼 金屬結(jié)構(gòu)的支承部件（支座）常采用鑄鋼制作，常用的鑄鋼牌號(hào)有ZG200-400，ZG230-450，ZG270-500等。 起重運(yùn)輸機(jī)齒輪、聯(lián)軸器、齒輪、車輪、閥輪、叉頭。4連接材料 （1）焊條、焊絲、焊劑材料 E4301，E5001等系列焊接重要的低碳結(jié)構(gòu)鋼。第36頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材

22、料第二節(jié) 鋼材的力學(xué)特性及影響因素還有鋁合金、各種軋制鋼板和型鋼。如：工字鋼、槽鋼、等邊角鋼、不等邊角鋼、L型鋼、H型鋼、T型鋼、鋼管、方鋼和鋼軌等。鋼板在設(shè)計(jì)圖中用“一厚寬長(zhǎng)”表示。承載結(jié)構(gòu)所用的鋼板厚度不應(yīng)小于6mm。角鋼分為等邊角鋼和不等邊角鋼兩種，應(yīng)符合GB/T706-2008的規(guī)定。其型號(hào)以邊寬的厘米數(shù)表示。在設(shè)計(jì)中，角鋼用符號(hào)“”表示，如邊寬50mm、厚度5mm、長(zhǎng)度2000mm的等邊角鋼，可表示為505052000。焊接結(jié)構(gòu)選用的角鋼不應(yīng)小于45455。 工字鋼應(yīng)符合型號(hào)是以截面高度的厘米數(shù)表示。在設(shè)計(jì)中，用“”表示工字鋼，如20a工字鋼，腿（翼緣）寬100mm，腰厚7mm，長(zhǎng)度

23、5000mm，可表示為：20a5000或20010075000。 第37頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇T型鋼為梁的翼緣部分多用于冶金起重機(jī)偏軌箱形梁軌道下方與主腹板的拼接中。鋼管分為結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管、直縫焊接鋼管和低壓流體輸送用焊接鋼管等三種。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要使用無(wú)縫鋼管。設(shè)計(jì)中鋼管用“鋼管”表示，如外徑60mm、壁厚10mm、長(zhǎng)度為10000mm的無(wú)縫鋼管，可表示為：無(wú)縫管601010000。大型方鋼管和矩形管是截面合理的型鋼，在建筑、橋梁、機(jī)械結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。第38頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第

24、二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇鋼軌有方鋼、起重機(jī)鋼軌和鐵路用熱軋鋼軌三種。鋼軌主要用于起重機(jī)中，其它機(jī)械少用。方鋼常用作小車軌道，視起重小車輪壓而定，般邊寬在60mm左右。中等起重量的起重機(jī)軌道可采用鐵路用熱軋鋼軌。大起重量的起重機(jī)軌道和起重小車軌道均可采用方鋼或起重機(jī)鋼軌。鋪設(shè)在地面上的軌道，通常采用鐵路用熱軋鋼軌，車輪壓力很大時(shí)，可采用起重機(jī)鋼軌。 第39頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇6鋁合金 鋁合金是一種輕金屬，它主要由鋁、鎂、銅、錳、鋅、硅等元素?zé)挸傻?。在?guó)外已有很多起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)用鋁合金制造。

25、鋁合金的機(jī)械性能很好，與Q235號(hào)鋼相比，有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）鋁合金比重?。芏葹?.642.8g/cm3），鋁合金的結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)自重減輕4060%。 2）鋁合金強(qiáng)度與鋼材（Q235）相近。但用于焊接結(jié)構(gòu)的鋁合金強(qiáng)度則低一些。 3）鋁合金在低溫下沖擊韌性并不降低。 4）鋁合金抗腐蝕性強(qiáng)，僅與其它金屬接觸處易腐蝕，不接觸處則不易腐蝕。第40頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇第41頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇第42頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分

26、，星期四第二章 材料第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇二、材料的選擇 金屬結(jié)構(gòu)材料的選擇既關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性，也關(guān)系到合理地利用材料的經(jīng)濟(jì)性，因此，選取材料時(shí)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的重要性、載荷特征、工作級(jí)別、應(yīng)力狀態(tài)、連接方式、工作環(huán)境溫度及鋼材厚度等因素。（1）結(jié)構(gòu)重要性 （2）載荷特征 （3）工作級(jí)別 （4）工作環(huán)境 （5）鋼材性能與厚度 （6）連接方式 第43頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料材料選取的原則：a、對(duì)于焊接和非焊接結(jié)構(gòu)不應(yīng)選用沸騰剛的情況b、對(duì)于厚度大于50mm的鋼板，用作焊接承載構(gòu)件時(shí)應(yīng)慎重。c、鋼材的技術(shù)指標(biāo)體現(xiàn)在鋼材出廠證明書(shū)中所提供的技術(shù)保證。

27、d、在設(shè)計(jì)高強(qiáng)度鋼材的結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，應(yīng)特別注意選擇合理的焊接工藝并進(jìn)行相應(yīng)的焊接試驗(yàn)。e、室外工作起重機(jī)的結(jié)構(gòu)工作壞境情況。f、正確評(píng)價(jià)導(dǎo)致構(gòu)件鋼材脆性破壞的以下各因素的影響。第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇第44頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料三、考慮影響脆性破壞因素評(píng)價(jià)的鋼材質(zhì)量組別選擇方法（1）對(duì)影響脆性破壞因素的評(píng)價(jià)a、縱向殘余拉伸應(yīng)力與自重載荷引起的縱向拉伸應(yīng)力的聯(lián)合作用的影響。b、構(gòu)件材料厚度的影響。c、工作壞境溫度的影響。（2）用綜合評(píng)價(jià)法對(duì)所要求的鋼材質(zhì)量組別確定第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇第45頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料三、考慮影響脆性破壞因素評(píng)價(jià)的鋼材質(zhì)量組別選擇方法1、對(duì)影響脆性破壞因素的評(píng)價(jià)a、縱向殘余拉伸應(yīng)力與自重載荷引起的縱向拉伸應(yīng)力的聯(lián)合作用的影響。類焊縫：無(wú)焊縫或只有橫向焊縫，脆性破壞的危險(xiǎn)性小。 第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇第46頁(yè)，共54頁(yè)，2022年，5月20日，21點(diǎn)31分，星期四第二章 材料類焊縫：只有縱向焊縫的結(jié)構(gòu)，脆性破壞的危險(xiǎn)性增加。評(píng)價(jià)系數(shù)按下式計(jì)算： = 第二節(jié) 材料的類別和特征及選擇三、考慮影響脆性破壞因素評(píng)價(jià)的鋼材質(zhì)量組別選擇方法1、對(duì)影響脆性破壞因素的評(píng)價(jià)a、縱向殘余拉伸應(yīng)力與自重載荷引起的縱向拉伸應(yīng)力的