鋼結(jié)構(gòu)第二章

鋼結(jié)構(gòu)第二章第1頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第二章鋼結(jié)構(gòu)的材料第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材性能的要求第二節(jié)影響鋼材力學(xué)性能的因素第三節(jié)鋼材的破壞形式（疲勞破壞為重點(diǎn)）第四節(jié)鋼材的種類與選用第五節(jié)結(jié)構(gòu)鋼材的新發(fā)展第2頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第3頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第4頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第5頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四鋼材在單向一次拉伸下的工作性能第6頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四碳素鋼和低合金鋼的本構(gòu)關(guān)系第7頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第8頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第9頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第10頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第11頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第12頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第13頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第14頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第15頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四

沖擊韌性指標(biāo)由沖擊試驗(yàn)獲得，是判斷鋼材在沖擊荷載作用下是否出現(xiàn)脆性破壞危險(xiǎn)的主要指標(biāo)之一。沖擊試驗(yàn)中，試驗(yàn)機(jī)的擺錘從一定高度落下，將帶缺口的試樣撞斷。試件破壞時(shí)，沖擊力所作的功作為恒量材料韌性性能的指標(biāo)。第16頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第17頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第18頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四冷彎試驗(yàn)如左圖，試驗(yàn)中檢查試件彎曲部分有無裂紋、裂斷或分層，如無即認(rèn)為試件冷彎性能合格。冷彎試驗(yàn)一方面可檢驗(yàn)鋼材是否適應(yīng)構(gòu)件制作中的冷加工，另一方面可鑒定鋼材的塑性與可焊性。冷彎試驗(yàn)也是考查鋼材在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)展塑性變形能力的一項(xiàng)指標(biāo)。第19頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第20頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第21頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第22頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第23頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第24頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第25頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第26頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第27頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第28頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第29頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第30頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第32頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第34頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第35頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第36頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四由于減小了塑性和韌性性能，普通鋼結(jié)構(gòu)中不利用硬化現(xiàn)象所提高的強(qiáng)度，重要結(jié)構(gòu)還把鋼板因剪切而硬化的邊緣部分刨去。第37頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第38頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第39頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四鋼材的性能受溫度的影響十分明顯，右圖為低碳鋼在不同正溫下的試驗(yàn)結(jié)果。第40頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四溫度低于常溫時(shí)，隨著溫度的降低，鋼材的強(qiáng)度提高，而塑性和韌性降低，逐漸變脆，稱為鋼材的低溫冷脆。第41頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第42頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第43頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第44頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第45頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第46頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第47頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第48頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第49頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第50頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第51頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第52頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第53頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四注意表中抗剪和抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的關(guān)系，試算可得0.58倍關(guān)系，表中數(shù)據(jù)做了取整處理。第54頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四塑性臨界狀態(tài)鋼材屈服強(qiáng)度和主拉應(yīng)力關(guān)系課堂提問：試采用材料力學(xué)中形狀改變能密度理論，以平面應(yīng)力狀態(tài)為例，分析和證明以上關(guān)系；第55頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四上圖關(guān)系的簡單分析與證明第56頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四課堂提問2下圖哪一種是理想彈塑性模型，為什么鋼材可采用該模型？第57頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四加載速度的影響低于此溫度時(shí)，不論何種加載方式材料的韌性性能均差。T1高于此溫度時(shí)，不論何種加載方式材料的韌性性能均好。T3常溫下某溫度時(shí)，靜載下材料的韌性最好，中等加載速度下次之，沖擊加載最差。T2第58頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第59頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四塑性破壞和脆性破壞第60頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第61頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四疲勞斷裂—微觀裂縫在連續(xù)重復(fù)荷載作用下不斷擴(kuò)展直至斷裂的脆性破壞。

高周疲勞構(gòu)件斷裂前應(yīng)力循環(huán)次數(shù)≥5*104；若循環(huán)次數(shù)≤5*104便為低周疲勞。引起疲勞破壞的交變荷載有兩種類型；一種為常幅交變荷載，引起的應(yīng)力稱為常幅循環(huán)應(yīng)力，引起的疲勞稱為常幅疲勞；一種為變幅交變荷載，引起的應(yīng)力稱為變幅循環(huán)應(yīng)力，引起的疲勞稱為變幅疲勞。第62頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第63頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第64頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四疲勞研究第一種類型第65頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第66頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四疲勞研究第二種類型第67頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第68頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第69頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四常幅疲勞驗(yàn)算對(duì)不同的構(gòu)件和連接類型，由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸的直線方程各異，其斜率也不盡相同。為了設(shè)計(jì)方便，現(xiàn)行規(guī)范將各類型的構(gòu)件和連接（按連接方式、受力特點(diǎn)和疲勞容許應(yīng)力幅，并適當(dāng)照顧[Δσ]~n曲線族的等間隔設(shè)置）歸納劃分為8類。第70頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四上述常幅疲勞驗(yàn)算是針對(duì)焊接結(jié)構(gòu)來說的，對(duì)于非焊接結(jié)構(gòu)，由于殘余拉應(yīng)力根本不存在，此時(shí)疲勞壽命不僅與應(yīng)力幅有關(guān)，更與應(yīng)力比有關(guān)；為了統(tǒng)一用一種計(jì)算表達(dá)式，現(xiàn)行規(guī)范引入了折算應(yīng)力幅的概念由于疲勞問題的復(fù)雜性，迄今為止，鋼材疲勞破壞的機(jī)理尚未弄清楚，目前疲勞計(jì)算仍然采用容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法，不過有些外國設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)開始在疲勞驗(yàn)算中采用極限狀態(tài)原則。進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值。由于確定容許應(yīng)力幅試驗(yàn)中已包括了動(dòng)力作用，故內(nèi)力計(jì)算中也不再乘以動(dòng)力系數(shù)。第71頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第72頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第73頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第74頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第75頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第76頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第77頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第78頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第79頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第80頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第81頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第82頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第83頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第84頁，共90頁，20