鋼結構第二章第1頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四第二章鋼結構的材料第一節鋼結構對鋼材性能的要求第二節影響鋼材力學性能的因素第三節鋼材的破壞形式（疲勞破壞為重點）第四節鋼材的種類與選用第五節結構鋼材的新發展第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關系第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

沖擊韌性指標由沖擊試驗獲得，是判斷鋼材在沖擊荷載作用下是否出現脆性破壞危險的主要指標之一。沖擊試驗中，試驗機的擺錘從一定高度落下，將帶缺口的試樣撞斷。試件破壞時，沖擊力所作的功作為恒量材料韌性性能的指標。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，星期四冷彎試驗如左圖，試驗中檢查試件彎曲部分有無裂紋、裂斷或分層，如無即認為試件冷彎性能合格。冷彎試驗一方面可檢驗鋼材是否適應構件制作中的冷加工，另一方面可鑒定鋼材的塑性與可焊性。冷彎試驗也是考查鋼材在復雜應力狀態下發展塑性變形能力的一項指標。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，普通鋼結構中不利用硬化現象所提高的強度，重要結構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結果。第40頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四溫度低于常溫時，隨著溫度的降低，鋼材的強度提高，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度設計值的關系，試算可得0.58倍關系，表中數據做了取整處理。第54頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四塑性臨界狀態鋼材屈服強度和主拉應力關系課堂提問：試采用材料力學中形狀改變能密度理論，以平面應力狀態為例，分析和證明以上關系；第55頁，共90頁，2023年，2月20日，星期四上圖關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，不論何種加載方式材料的韌性性能均差。T1高于此溫度時，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，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—微觀裂縫在連續重復荷載作用下不斷擴展直至斷裂的脆性破壞。

高周疲勞構件斷裂前應力循環次數≥5*104；若循環次數≤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，引起的應力稱為常幅循環應力，引起的疲勞稱為常幅疲勞；一種為變幅交變荷載，引起的應力稱為變幅循環應力，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，星期四常幅疲勞驗算對不同的構件和連接類型，由于試驗數據回歸的直線方程各異，其斜率也不盡相同。為了設計方便，現行規范將各類型的構件和連接（按連接方式、受力特點和疲勞容許應力幅，并適當照顧[Δσ]~n曲線族的等間隔設置）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算是針對焊接結構來說的，對于非焊接結構，由于殘余拉應力根本不存在，此時疲勞壽命不僅與應力幅有關，更與應力比有關；為了統一用一種計算表達式，現行規范引入了折算應力幅的概念由于疲勞問題的復雜性，迄今為止，鋼材疲勞破壞的機理尚未弄清楚，目前疲勞計算仍然采用容許應力設計法，不過有些外國設計規范已經開始在疲勞驗算中采用極限狀態原則。進行內力計算時，荷載采用標準值。由于確定容許應力幅試驗中已包括了動力作用，故內力計算中也不再乘以動力系數。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