钢材塑性破坏和脆性破坏的区别,钢材的主要性能及衡量指标,影响钢材性能的主要因素,化学元素对钢材性能的影响,冷作
钢结构原理与设计思考题答案
一、钢材性能相关
- 钢材性能要求
- 较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。
- 钢材塑性破坏和脆性破坏的区别
- 塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度fu后才发生。破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。
- 脆性破坏是在破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。
- 钢材的主要性能及衡量指标
- 屈服点fy，抗拉强度fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性。
- 影响钢材性能的主要因素
- 化学成分的影响。
- 冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。
- 钢材的硬化。
- 温度的影响。
- 应力集中的影响。
- 化学元素对钢材性能的影响
- 碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。
- 硫和磷降低钢材的塑性、韧性、可焊性和疲劳强度。
- 氧使钢热脆，氮使钢冷脆。
- 钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。
- 铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。
- 冷作硬化和时效硬化
- 钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。
- 轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。
- 温度对钢材性能的影响
- 温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。
- 钢材的应力集中及影响
- 钢结构的构件中有时存在孔洞、槽口、凹角、缺陷以及截面突然改变时，构件中的应力分布将不再保持均匀，而是在缺陷以及截面突然改变处附近，出现应力线曲折、密集、产生高峰应力，这种现象称为应力集中现象。
- 应力集中是引起脆性破坏的根源。
- 钢材的疲劳及影响因素
- 根据试验，钢材在直接的、连续反复的动力荷载作用下，钢材的强度将会降低，即低于一次静力荷载作用下的拉伸试验的极限强度fu，这种现象称为钢材的疲劳。
- 应力集中的程度。
二、钢结构设计相关
- 复杂应力作用下钢材的屈服条件及影响
- 暂无详细答案
- 钢结构中选择钢材时的考虑因素
- 结构的重要性。
- 荷载情况。
- 连接方法。
- 工作条件。
- 钢材厚度。
