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造价员考试《土建工程》重点:建筑钢材的技术性质

来源:互联网发布时间:2017-02-28 23:04:30

建筑钢材的技术性质

钢材作为结构材料最主要的技术性质包括力学性能和工艺性能。其中力学性能中抗拉性能尤为重要。通过拉力试验,可确定其弹性模量、屈服应力、抗拉强度及延伸率。此外,钢材的力学性能还包括冲击韧性、硬度和抗疲劳性能;工艺性能主要有冷弯性能和焊接性能。

抗拉性能

1.应力—应变曲线

钢材受拉力作用时的应力—应变曲线图是描述钢材受拉性能的基本曲线,如图2-2-4所示。根据应力—应变曲线,钢材受拉直到破坏其受力与变形可分为以下四个阶段。

弹性阶段。在弹性阶段所产生的变形为弹性变形,如卸去荷载,试件将恢复原状。与A点相对应的应力为弹性极限,用σp表示。此阶段应力 σ与应变ε成正比,其比值为常数,即弹性模量,用E表示,E=σ/ε。弹性模量反映了钢材抵抗变形的能力,它是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。建筑上常用的低碳钢其弹性模量E=万MPa,σp=180~200MPa。

屈服阶段。当应力超过σp后,应变增加很快,而应力基本保持不变,这种现象称为屈服。此时应力与应变不再成比例,试件开始产生塑性变形。σ—ε曲线上开始发生屈服的点B,称为屈服点,这时的应力称为屈服极限,用σs表示。σs是衡量材料强度的重要指标。建筑上常用低碳钢的σs为 185~235MPa。对于硬钢由于没有明显的屈服阶段,所以规定以产生残余应变为0.2%时的应力作为屈服强度。

钢材受力达到屈服点后,变形即迅速发展,尽管尚未破坏但已不能满足使用要求,故设计中一般以屈服点作为强度取值的依据。

强化阶段。当荷载超过屈服点后,因塑性变形使其内部的组织结构得到调整,抵抗变形的能力有所增强,σ—ε曲线又开始上升,称为强化阶段。材料破坏前,σ—ε图上的最大应力值,即曲线最高点C所对应的应力称为抗拉强度,用σb表示,常用低碳钢的σb为375~500MPa。

工程上使用的钢材不仅希望具有高的σs,还希望具有一定的屈强比。屈强比值越小,钢材在受力超过屈服点时的可靠性越大,结构的安全储备越大,结构越安全。但如果屈强比过小,则钢材有效利用率太低,造成浪费。常用低碳钢的屈强比为0.58~0.63,合金钢为0.65~0.75。

颈缩阶段。应力超过σb后,试件的变形开始集中于某一小段内,使该段的横截面面积显著减小,出现如图2-2-6所示的颈缩现象,σ—ε曲线开始下降,直至D点,试件被拉断。

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