钢结构第2章-2_精品文档PPT资料.ppt

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冷冷硬硬提提高高了了钢钢材材的的强强度度。

但但却却使使钢钢材材变变脆脆，牺牺牲牲了了塑塑性性，对对于于承承受受动动力力荷荷载载重重要要构构件件，不不应应使使用用经经过过冷冷硬硬的的钢钢材材。

对对于于有有疲疲劳劳影影响响的的构构件件在有冷作硬化的部分还需要进行处理以消除冷作硬化的影响。

在有冷作硬化的部分还需要进行处理以消除冷作硬化的影响。

ffppffyyffuu加载卸载加载卸载加载卸载加载卸载2.4.52.4.5温度影响温度影响20202020100100100100200200200200300300300300400400400400500500500500600600600600ffyyyy（%）（%）（%）（%）100100100100959595958282828265656565404040401010101000001、在正温范围、在正温范围在在250左右钢材的左右钢材的极限强度有所提高，同极限强度有所提高，同时塑性韧性均下降，材时塑性韧性均下降，材料呈现出脆性。

这是由料呈现出脆性。

这是由于钢材表面氧化膜呈蓝于钢材表面氧化膜呈蓝色，称为色，称为蓝脆现象蓝脆现象。

应。

应避免在蓝脆温度热加工。

避免在蓝脆温度热加工。

在正温范围（正常温在正温范围（正常温度以上），总的趋势是：

度以上），总的趋势是：

随着温度增加，钢材强度随着温度增加，钢材强度下降，塑性增大。

下降，塑性增大。

22、在负温范围、在负温范围在负温范围，即当温度从常在负温范围，即当温度从常温下降时，塑性、韧性降低，下温下降时，塑性、韧性降低，下降到某一降到某一温度温度时冲击韧性突然变时冲击韧性突然变得很降，发生脆性破坏，这就是得很降，发生脆性破坏，这就是低温冷脆低温冷脆。

因而对直接承受动力因而对直接承受动力荷载作用的重要结构，应根据环荷载作用的重要结构，应根据环境温度选择耐低温的钢种（如境温度选择耐低温的钢种（如Q235C、Q235D等），防止结构等），防止结构发生低温脆性破坏。

发生低温脆性破坏。

2.4.62.4.6应力集中应力集中NN03）X（max）2）X（max）y0NN1）应力集中现象应力集中现象在在加加工工过过程程中中，如如过过出出现现表表面面不不光光滑滑、不不平平整整或或有有空空洞洞等等缺缺陷陷。

后后果果:

导导致致应应力力集集中中（图图）。

往往往往会会造造成成构构件件脆脆性性破坏。

破坏。

0.425100%（N/mm2）10测距1001010图图应力集中对应力集中对-关系的影响关系的影响应力集中越应力集中越严重，试件严重，试件破坏所需要破坏所需要的功越小，的功越小，越危险。

越危险。

应力集中是应力集中是导致脆性破导致脆性破坏的主要原坏的主要原因之一，应因之一，应于避免。

于避免。

2.5.12.5.1单向应力状态下的屈服条件单向应力状态下的屈服条件2.5.22.5.2复杂应力状态下的屈服条件复杂应力状态下的屈服条件2.5在复杂应力下钢材的屈服条件（在复杂应力下钢材的屈服条件（2.3.2）复杂应力状态复杂应力状态复杂应力状态下的应力的形式复杂应力状态下的应力的形式yyxxzz112233xyyxyzzxxzyyxxxyxyyxyx2211钢材的多轴应力状态钢材的多轴应力状态2.5.32.5.3折算应力折算应力折算应力折算应力ZS为：

为：

（2-12-1）用主应力用主应力1、2、3表示时，有表示时，有或或形状改变形状改变能量理论能量理论外荷载对单元体单位体积所做的形状改变功或外荷载对单元体单位体积所做的形状改变功或单元体单位体积内所聚积的形状改变应变能达到一定数量时就会引起单元体单位体积内所聚积的形状改变应变能达到一定数量时就会引起钢材的屈服。

如：

材料力学中的强度理论。

钢材的屈服。

2.5.42.5.4单向拉伸及纯剪设计公式单向拉伸及纯剪设计公式单向拉伸单向拉伸复杂应力状态：

复杂应力状态：

一般梁的应力状态：

平面应力状态：

纯剪状态的屈服条件纯剪状态的屈服条件则纯剪屈服强度则纯剪屈服强度P=P0sint/aPPta2.62.6钢材的疲劳（教材钢材的疲劳（教材2.4.62.4.6）2.6.12.6.1疲劳现象疲劳现象在在连续反复（循环）荷载连续反复（循环）荷载作用下，作用下，当当应力低于抗拉强度甚至低于屈服强度应力低于抗拉强度甚至低于屈服强度便发生便发生突然脆性断裂突然脆性断裂。

这种现象称钢材。

这种现象称钢材疲劳破坏疲劳破坏。

2.6.2产生疲劳的原因产生疲劳的原因（11）连续反复荷载）连续反复荷载（22）材料局部缺陷（工艺微裂纹、焊缝、夹渣等）材料局部缺陷（工艺微裂纹、焊缝、夹渣等）2.6.3疲劳破坏机理疲劳破坏机理（11）初始微裂纹）初始微裂纹材料缺陷形成微裂纹或加载使杂质附近发生应力集中，材料缺陷形成微裂纹或加载使杂质附近发生应力集中，造成新的微裂纹。

造成新的微裂纹。

（22）反复荷载下微裂纹发展成宏观裂纹）反复荷载下微裂纹发展成宏观裂纹反复荷载下微裂纹尖端应力集中、材料硬化，裂纹开反复荷载下微裂纹尖端应力集中、材料硬化，裂纹开展，出现宏观裂纹。

展，出现宏观裂纹。

（3）宏观裂纹发展，断面削弱，脆性断裂）宏观裂纹发展，断面削弱，脆性断裂裂纹尖端应力集中使裂纹裂纹尖端应力集中使裂纹开展开展反复荷载继续作用，裂纹尖端材料进一步硬化，裂纹继续发展，反复荷载继续作用，裂纹尖端材料进一步硬化，裂纹继续发展，荷载循环一次，裂纹发展一步，当荷载循环到一定次数时，断面极荷载循环一次，裂纹发展一步，当荷载循环到一定次数时，断面极大削弱，导致脆性破坏。

大削弱，导致脆性破坏。

恶性循环、脆性断裂恶性循环、脆性断裂加载加载裂纹尖端应力集中裂纹尖端应力集中材料硬化材料硬化卸载卸载裂纹扩大裂纹扩大33、影响钢材疲劳破坏的主要因素、影响钢材疲劳破坏的主要因素疲劳与钢材的质量、构件的几何尺寸和缺陷等因素有关外，主要疲劳与钢材的质量、构件的几何尺寸和缺陷等因素有关外，主要取决于循环荷载在钢材内引起的反复循环取决于循环荷载在钢材内引起的反复循环应力的特征和循环次数应力的特征和循环次数。

应力特征的描述：

（1）

（1）循环应力的特征可用应力随时间变化的曲线即循环应力的特征可用应力随时间变化的曲线即应力谱应力谱描述。

疲描述。

疲劳试验中通常采用的几种应力谱如图：

劳试验中通常采用的几种应力谱如图：

（2）

（2）循环应力谱特征循环应力谱特征应力比应力比：

=min/max；

应力幅应力幅：

=max-min。

33、钢材、钢材S-NS-N曲线和疲劳强度曲线和疲劳强度

（1）

（1）钢材的最大应力钢材的最大应力maxmax随疲劳破坏时应力循环次数随疲劳破坏时应力循环次数nn的增加而降低，的增加而降低，且曲线具有平行于且曲线具有平行于xx轴的渐近线。

当轴的渐近线。

当nn趋于很大时，趋于很大时，maxmax趋于常数，这个应趋于常数，这个应力或应力幅称为疲劳强度极限力或应力幅称为疲劳强度极限（疲劳强度疲劳强度）。

相应的应力循环次数成。

相应的应力循环次数成为疲劳寿命。

为疲劳寿命。

（2）为保证疲劳寿命，在为保证疲劳寿命，在设计基准期内应力循环次数设计基准期内应力循环次数n应大于规定的疲劳极限。

国际应大于规定的疲劳极限。

国际焊接学会（焊接学会（IIW）和国际标准化）和国际标准化组织（组织（ISO）建议）建议n=5106次为次为疲劳极限。

疲劳极限。

我我国国钢钢结结构构设设计计规规范范以以n=5n=5101055作作为为承承受受动动力力荷荷载载反反复复作作用用的的钢钢结结构构构构件件（如如吊吊车车梁梁，吊吊车车桁桁架架和和工工作作平平台台梁梁等等）及及其其连连接接所所具具有有的的最最小小疲疲劳劳极极限限。

因因此此，当当设设计计要要求求的的应应力力循循环环次次数数n5n5101044时时，应应进进行行疲疲劳劳检检算算。

对对于于钢钢吊吊车车梁梁，计计算按算按22101066考虑。

考虑。

疲疲劳劳计计算算原原则则：

控控制制标标准准荷荷载载下下的的应应力力幅幅。

并并按按照照常常幅幅疲劳和变幅疲劳不同情况分别进行计算。

疲劳和变幅疲劳不同情况分别进行计算。

循环一周最大、最小应力差：

循环一周最大、最小应力差=maxmax-minmin疲劳计算的控制条件：

疲劳计算的控制条件：

2.7.12.7.1结构钢材种结构钢材种类类2.7钢材的种类和选用屈服强度屈服强度标准值标准值（95%保证率）保证率）如：

Q235,fy=235N/mm2,质量等级质量等级分成分成A、B、C、D四级质量；

四级质量；

A,B级有级有F（沸腾钢）（沸腾钢）,Z（镇静钢），（镇静钢），C级为级为ZZ，D级为级为TZ（特殊镇静钢）。

（特殊镇静钢）。

11、碳素结构钢、碳素结构钢（GB700-2006）

（1）牌号与符号屈服点代号屈服点代号+屈服点标准值屈服点标准值+质量等级质量等级+脱氧方法脱氧方法Q汉语拼音汉语拼音可以省略可以省略195195215215235235275275FFZZTZTZAABBCCDD符号符号如如：

Q235-AF,Q235-C,Q235-D

（2）钢材分组）钢材分组钢材按厚度分为钢材按厚度分为6组（组（教材教材p255）16，1640，4160，60100，100150，150（3）钢材等级）钢材等级A级：

保证fy，fu，5合格，冷弯仅在需要时提供保证，不作冲击实验；

B级：

保证fy，fu，5，冷弯合格，常温（20）冲击韧性合格；

C级：

保证fy，fu，5，冷弯合格，0冲击韧性合格；

D级：

保证fy，fu，5，冷弯合格，-20冲击韧性合格；

（4）化学成分）化学成分保证C、S、P的极限含量，但对于A级钢C含量不作交货保证，故A级钢不能用于焊接结构低合金钢低合金钢Q295，Q345,Q390,Q420,Q460最低屈服强度（最低屈服强度（95%95%保证率）保证率）：

fy=295，345,390,420，460N/mm2,分成分成A、B、C、D、E5E5级质量。

级质量。

符号符号如如：

Q345-A,Q390-B。

22、低合金钢、低合金钢（GB1591-1994最新标准为最新标准为2008年版年版）

（1）牌号与符号）牌号与符号与碳素结构钢一样表示，但屈服强度的数值不一样。

与碳素结构钢一样表示，但屈服强度的数值不一样。

与碳素结构钢不同，低合金钢没有沸腾钢。

（2）特性）特性要求化学成分：

要求化学成分：

CC、MnMn、SiSi、SS、PP含量的合格。

含量的合格。

要求保证要求保证fy，fu，5，及冷弯合格；

，及冷弯合格；

与碳素结构钢相比，增加了与碳素结构钢相比，增加了EE级钢。

要求级钢。

要求-40-40的冲击韧性保证。

的冲击韧性保证。

GB/T1591-200833、优质碳素结构钢优质碳素结构钢（GB/T699-1999）牌号与符号钢钢号号开开头头的的两两位位数数字字表表示