金构01-金属结构的材料.doc

第一章金属结构的材料11钢材的性能和影响因素性能包括力学性能和加工性能一、力学性能1、强度特性1）单向应力状态下：p比例极限e弹性极限s屈服极限实际上，屈服点以前的应变很小（0.15%）左右，为简化计算，通常把钢材视为理想的弹塑性材料。假定：s完全弹性（弹性状态）s完全塑性（塑性状态）当s时，塑性变形很大，几乎失去弹性而失承载能力。弹性设计准则：ss强度计算的控制应力2)复杂应力状态下实际结构中，往往受平面或立体（三向）应力作用。由第四强度理论（最大形状改变比能理论）折算应力：弹性设计准则：zss3）疲劳性能（1）疲劳破坏钢材在多次反复载荷作用下产生突然脆断的现象。（2）疲劳强度疲劳破坏前所能承担的最大应力。（b或s）（3）疲劳破坏的的特点：破坏前无明显变形，突然脆断。（4）影响结构钢材疲劳强度的主要因素：钢牌号，连接构造情况，应力变化大小及重复次数等。对于直接承受变化载荷的起重机结构（尤其是重级和特重级）应特别注意疲劳问题，计算疲劳强度。2、塑性特性：表征钢材塑性变形的性能衡量指标：伸长率：(l1-l0)/l0 x 100%l/ l0 x 100%断面收缩率：(A0-A1)/A0 x 100%A/A x 100%()塑性好，破坏前有明显变形，易被发现，易加工。3、韧性特性：表征钢板吸收机械能的能力（如冲击能）衡量指标：冲击吸收功AKAK韧性好即抗冲击性能好4、脆性特性：1）钢材的破坏型式a、塑性断裂：断裂前有明显变形b、脆性断裂：断裂前无明显变形，裂纹扩展快（V2000m/s），突然断裂脆断不可能预先发现，易造成事故，更危险。统计表明：脆断多发生在没有超载的正常工作状况下，断裂的起源点常在几何形状不连续或存在工艺缺陷的应力集中处，尤其在低温下工作的焊接结构中，易产生脆断。2）影响钢材变脆的主要因素（1）化学成分：S P 含量高，则脆性（2）应力集中：几何形状或截面突变，力线转折 工艺缺陷：孔、洞、槽、凹角，裂纹等（3）应力状态：试验表明：同号平面应力状态下（在一个平面内同时为拉或同时为压），钢材的弹性工作范围及强度极限均有提高，塑性变形能力降低。在异号平面应力状态下，情况相反。立体拉应力时（三向拉），材料处于脆性状态，不易产生塑性变形。因此在结构设计中应尽量避免同号平面或立体拉应力状态的出现。如在焊接缺陷所造成的应力集中处和残余拉应力处多半具有同号的特点。（4）加工硬化（5）低温（6）焊接：热影响区经高温和冷却冷脆二、加工性能加工切割、切削、弯折、焊接与结构设计有较大关系的加工冷弯，焊接1、冷弯性能：参见书p15常温下做冷弯试验衡量指标：弯曲角（弯心直径）/钢材厚度其值越小，则冷弯性能越好2、焊接性能：可焊性衡量指标：计算碳当量Ceq（P15式1-8）当Ceq0.45%时，该钢种可焊性良好。12钢材的分类，标志及代号一、分类：1、低碳钢代号表示法： GB70088（新标准）屈服点屈服点数值质量等级脱氧方法Q195,215,235,255,275A,B,C,DF,b,Z,TZ例：Q195，Q235-AF，Q235-B等ABCD 含S、P 高低注：A级一般不作冷弯试验，且C的含量不作为交货条件。一般不宜用作焊接结构，尤其是主要受力结构，寒冷地区使用的结构。2、低合金钢GB159188数字表示含碳量为万分之几16Mn, 15MnV, 15MnTis275345MPa 375390MPa3、铸钢GB567685ZG 200 400 230 450 s b二、起重机金属结构的常用材料：低碳钢：Q235A3，C3低合金钢：16Mn12钢材的规格，钢材的选择一、规格及表示：代号名称及规格GB709-88钢板10x800x200GB9787-88角钢120x120x102000GB9788-88角钢160x100x122000GB707-88槽钢200x75x9.02000GB706-88工字钢200x100x7.02000GB8162-87无缝钢管40x32000二