哈工大钢结构课件3.ppt
- 文档编号:2707855
- 上传时间:2022-11-08
- 格式:PPT
- 页数:68
- 大小:2.05MB
哈工大钢结构课件3.ppt
《哈工大钢结构课件3.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《哈工大钢结构课件3.ppt(68页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计第第2章章钢结构材料钢结构材料第第第第22章章章章钢结构材料钢结构材料钢结构材料钢结构材料2-5钢材的疲劳钢材的疲劳2-6建筑用钢的种类、规格和选用建筑用钢的种类、规格和选用钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计1)有较高的强度,屈强比满足要求,保证安全储备)有较高的强度,屈强比满足要求,保证安全储备2)有足够的变形能力)有足够的变形能力塑性塑性-破坏前有预兆,能内力重分布破坏前有预兆,能内力重分布韧性韧性-在动载下破坏能吸收较大能量在动载下破坏能吸收较大能量4)适应低温、有害介质侵蚀及承受疲劳荷载)适应低温、有害介质侵蚀及承受疲劳荷载5)易生产、价格便宜)易生产、价格便宜3)有良好的加工性能,适应冷热加工,有良好的可焊性)有良好的加工性能,适应冷热加工,有良好的可焊性钢结构设计规范钢结构设计规范(GB50017-2002)推荐的普通碳素推荐的普通碳素结构钢结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390及及Q420符符合要求合要求钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计2.2.1钢材的冶炼钢材的冶炼一一.炼铁炼铁二二.炼钢炼钢碳素钢碳素钢低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢常用的炼钢炉有三种形式:
转炉、平炉和电炉。
常用的炼钢炉有三种形式:
转炉、平炉和电炉。
电炉炼钢炼成的钢质量好。
电炉炼钢炼成的钢质量好。
耗电量大,成本高。
耗电量大,成本高。
转炉炼钢是利用高压空气或氧气转炉炼钢是利用高压空气或氧气氧氧气气顶顶吹吹转转炉炉冶冶炼炼的的钢钢中中有有害害元元素素和和杂杂质质少少,生生产产周周期短,效率高、质量好、成本低期短,效率高、质量好、成本低。
钢材的生产分为炼铁、炼钢和轧制钢材的生产分为炼铁、炼钢和轧制钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计平炉平炉炼钢,平炉的原料广泛,容平炉的原料广泛,容积大,大,产量高,冶量高,冶炼工工艺简单,化学成分易于控制,化学成分易于控制,炼出的出的钢质量量优良。
良。
平炉平炉钢周期周期长,效率低成本高,效率低成本高钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计三三.钢材的浇注和脱氧钢材的浇注和脱氧按脱氧的方法和程度的不同,碳素结构钢可分为按脱氧的方法和程度的不同,碳素结构钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢44类类。
沸沸腾腾钢钢采采用用脱脱氧氧能能力力较较弱弱锰锰作作脱脱氧氧剂剂,脱脱氧氧不不完完全全。
钢钢中留有较多氧化铁夹杂和气孔。
质量较差。
中留有较多氧化铁夹杂和气孔。
质量较差。
镇镇静静钢钢采采用用锰锰加加硅硅作作脱脱氧氧剂剂,脱脱氧氧较较完完全全,硅硅在在还还原原氧氧化化铁铁过过程程中中还还会会产产生生热热量量,使使钢钢液液冷冷却却缓缓慢慢,使使气气体体充充分分逸逸出,浇注时不出现沸腾现象。
质量好,成本高。
出,浇注时不出现沸腾现象。
质量好,成本高。
半镇静钢半镇静钢的脱氧程度介于上述二者之间。
的脱氧程度介于上述二者之间。
特特殊殊镇镇静静钢钢是是在在锰锰硅硅脱脱氧氧后后,再再用用铝铝补补充充脱脱氧氧,脱脱氧氧程程度高于镇静钢。
度高于镇静钢。
低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。
低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。
钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计以以“Q”代表屈服点代表屈服点屈服点数值共分屈服点数值共分195、215、235、255和和275(MPa)5种种质量等级按有害成分硫、磷含量由多到少的规律,分别质量等级按有害成分硫、磷含量由多到少的规律,分别由由A、B、C、D符号表示符号表示脱氧方法以脱氧方法以F表示沸腾钢,表示沸腾钢,b表示半镇静钢,表示半镇静钢,Z表示镇静钢,表示镇静钢,TZ表示特殊镇静钢。
表示特殊镇静钢。
Z和和TZ在钢的牌号中予以省略在钢的牌号中予以省略C级只能是级只能是Z,D级只能是级只能是TZ。
例如:
例如:
Q235AF表示屈服点为表示屈服点为235MPa的的A级沸腾钢级沸腾钢Q215B,表示屈服点为表示屈服点为215MPa的的B级镇静钢级镇静钢Q215Bb表示屈服点为表示屈服点为215MPa的的B级半镇静钢级半镇静钢钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计一一.钢材的组织构造钢材的组织构造碳素结构钢碳素结构钢是在纯铁中加适量的碳来提高强度是在纯铁中加适量的碳来提高强度铁素体铁素体强度、硬度较低,而塑性、韧性良好强度、硬度较低,而塑性、韧性良好渗碳体渗碳体铁碳化合物铁碳化合物熔点高,硬度大,几乎没有塑性熔点高,硬度大,几乎没有塑性与铁素体晶粒形成珠光体,在铁素体晶粒空隙中,与铁素体晶粒形成珠光体,在铁素体晶粒空隙中,形成网状间层。
珠光体强度很高,坚硬富有弹性形成网状间层。
珠光体强度很高,坚硬富有弹性低合金结构钢低合金结构钢是在低碳钢中加入少量的合金元素是在低碳钢中加入少量的合金元素合金元素及其化合物溶解于铁素体和珠光体中,使合金元素及其化合物溶解于铁素体和珠光体中,使强度提高,塑性、韧性和焊接性能不降低强度提高,塑性、韧性和焊接性能不降低2.2.2钢材的组织构造和缺陷钢材的组织构造和缺陷钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二.钢材的铸造缺陷钢材的铸造缺陷冶金缺陷冶金缺陷,如偏析、非金属夹杂、气孔、缩孔和裂纹等,如偏析、非金属夹杂、气孔、缩孔和裂纹等热加工、冷加工和热处理热加工、冷加工和热处理三种。
三种。
将将钢钢坯坯加加热热至至塑塑性性状状态态,依依靠靠外外力力改改变变其其形形状状,产产生生出各种厚度的钢板和型钢,称为热加工出各种厚度的钢板和型钢,称为热加工在常温下对钢材进行加工称为冷加工在常温下对钢材进行加工称为冷加工通通过过加加热热、保保温温、冷冷却却的的操操作作方方法法,使使钢钢的的组组织织结结构发生变化,称为热处理构发生变化,称为热处理2.2.3钢材的加工钢材的加工钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计一一.热加工热加工开轧和锻压温度控制在开轧和锻压温度控制在11501300钢材轧制成钢板或型钢,使金属的晶粒变细,压合钢坯中钢材轧制成钢板或型钢,使金属的晶粒变细,压合钢坯中的气孔、裂纹等缺陷,改善钢材的力学性能。
的气孔、裂纹等缺陷,改善钢材的力学性能。
热轧薄板和壁厚较薄的热轧型钢,因辊轧次数较多,钢材热轧薄板和壁厚较薄的热轧型钢,因辊轧次数较多,钢材的性能改善明显,其强度、塑性、韧性和焊接性能均的性能改善明显,其强度、塑性、韧性和焊接性能均优于优于厚板厚板和厚壁型钢和厚壁型钢钢材强度按板厚分组钢材强度按板厚分组钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢中的硫化物和氧化物等非钢中的硫化物和氧化物等非金属夹杂,经轧制之后被压成薄金属夹杂,经轧制之后被压成薄片片会出现分层现象。
使钢板沿会出现分层现象。
使钢板沿厚度方向受拉的性能恶化厚度方向受拉的性能恶化钢材沿材沿轧制方向(制方向(纵向)向)的性能的性能优于垂直于垂直轧制方向(横制方向(横向)的性能,使各向异性增大向)的性能,使各向异性增大。
钢板部件板部件应沿其横向切取沿其横向切取试件件进行拉伸和冷弯行拉伸和冷弯试验。
钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计二二.冷加工冷加工冷冷轧卷板和冷卷板和冷轧钢板板冷弯薄壁型冷弯薄壁型钢和和压型型钢板板高高强强钢丝钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计三三.热处理理包括退火、正火、淬火和回火包括退火、正火、淬火和回火退火和正火改善退火和正火改善组织以提高以提高钢的机械性能的机械性能其其操操作作方方法法为:
在在炉炉中中钢材材加加热保保温温一一段段时间后后,随随炉炉温温冷冷却却至至500以以下下,再再放放至至空空气气中中冷冷却却的的工工艺称称为完完全全退退火火若若保保温温后后从从炉炉中中取取出出在在空空气气中中冷冷却却的的工工艺称称为正正火火。
正正火的冷却速度比退火快,火的冷却速度比退火快,强强度和硬度有所提高度和硬度有所提高低低温温退退火火,主主要要用用来来消消除除铸件件、热轧件件、锻件件、焊接接件件和冷加工件中的残余和冷加工件中的残余应力力钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计淬淬火火工工艺是是将将钢件件加加热到到900以以上上,保保温温后后快快速速在在水中或油中冷却水中或油中冷却增加了增加了钢材材强强度和硬度,使塑性和度和硬度,使塑性和韧性降低性降低回回火火工工艺将将淬淬火火后后的的钢材材加加热到到某某一一温温度度进行行保保温温,而后在空气中冷却而后在空气中冷却消消除除残残余余应力力,调整整强强度度和和硬硬度度,减减少少脆脆性性,增增加加塑性和塑性和韧性,形成性,形成较稳定的定的组织。
通通常常称称淬淬火火加加高高温温回回火火的的工工艺为调质处理理。
强强度度较高高的的钢材材,如如Q420中中的的C、D、E级钢和和高高强强度度螺螺栓栓的的钢材都要材都要经过调质处理。
理。
钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢材有两种完全不同的破坏形式:
钢材有两种完全不同的破坏形式:
塑性破坏塑性破坏脆性破坏脆性破坏塑塑性性破破坏坏的的主主要要特特征征是是,破破坏坏前前具具有有较较大大的的塑塑性性变变形形,常常在在钢钢材材表表面面出出现现明明显显的的相相互互垂垂直直交交错错的的锈锈迹迹剥剥落落线线。
破破坏坏后的断口呈纤维状,色泽发暗。
后的断口呈纤维状,色泽发暗。
脆脆性性破破坏坏的的主主要要特特征征是是,破破坏坏前前塑塑性性变变形形很很小小,或或根根本本没没有有塑塑性性变变形形,而而突突然然迅迅速速断断裂裂。
破破坏坏后后的的断断口口平平直直,呈呈有有光泽的晶粒状或有人字纹。
光泽的晶粒状或有人字纹。
2.3.1钢材的破坏形式钢材的破坏形式钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢材的多项性能指标通过单向拉伸试验获得钢材的多项性能指标通过单向拉伸试验获得给给出出相相应应钢钢材材的的单单调调拉拉伸伸应应力力应应变变曲曲线线。
由由试试验验曲曲线线看看出出,在在比比例例极极限限p以以前前钢钢材材的的工工作作是是弹弹性性的的;比比例例极极限限以以后后,进进入入了了弹弹塑塑性性阶阶段段;达达到到了了屈屈服服点点fy后后,塑塑性性平平台台;出出现强化阶段,产生颈缩而破坏。
现强化阶段,产生颈缩而破坏。
2.3.2钢材在单向一次拉伸下工作性能钢材在单向一次拉伸下工作性能钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计一一一一.四个工作阶段:
四个工作阶段:
四个工作阶段:
四个工作阶段:
1)弹性阶段:
弹性阶段:
2)弹塑性阶段:
弹塑性阶段:
应力由应力由0比例极限比例极限fp应力由应力由fp屈服点屈服点fy3)塑性阶段:
塑性阶段:
应力保持应力保持fy不变,应变由不变,应变由(0.10.2)%(23)%;4)强化阶段:
强化阶段:
应力由应力由fy抗拉强度抗拉强度fu设计以钢材的屈服点设计以钢材的屈服点fy作为静力强度承载力极限作为静力强度承载力极限钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计fy如果没有残余应力,比例如果没有残余应力,比例极限与屈服应力合为一点,弹塑极限与屈服应力合为一点,弹塑性阶段消失,为简化计算,将应性阶段消失,为简化计算,将应力应变关系简化为如图力应变关系简化为如图二二二二.理想弹塑性体理想弹塑性体理想弹塑性体理想弹塑性体理想理想理想理想弹弹塑性体塑性体塑性体塑性体应力应变关系应力应变关系1强度强度设计时以钢材的屈服强度为基础,抗拉强度设计时以钢材的屈服强度为基础,抗拉强度u是钢材破坏是钢材破坏前所承受最大应力,此时结构因塑性变形很大而失去使用性能,前所承受最大应力,此时结构因塑性变形很大而失去使用性能,uy值的大小,作为钢材强度储备的参数值的大小,作为钢材强度储备的参数三三三三.钢材的机械性能钢材的机械性能钢材的机械性能钢材的机械性能钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计衡量钢材塑性变形能力的主要指标是伸长率衡量钢材塑性变形能力的主要指标是伸长率和断面收和断面收缩率缩率。
22塑
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 哈工大 钢结构 课件