什么是塑性破壞和脆性破壞?
鋼材的破壞形式有兩種:塑性破壞和脆性破壞。兩者的破壞特征有明顯的區(qū)別。
塑性破壞是由于構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)到材料的極限強(qiáng)度而產(chǎn)生的,破壞前有較大的塑性變,且變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取有效補(bǔ)救措施,通常不會(huì)引起嚴(yán)重后果。脆性破壞是在塑性變形很小,甚至沒(méi)有塑性變形的情況下突然發(fā)生的,破壞時(shí)構(gòu)件應(yīng)力可能小于鋼材的屈服點(diǎn)fy。由于脆性破壞前沒(méi)有明顯的征兆,不能及時(shí)覺(jué)察和補(bǔ)救,破壞后果嚴(yán)重
鋼材屬于塑性材料,具有很好的塑性變形能力,一般情況下發(fā)生的是塑性破壞,但若因?yàn)樵O(shè)計(jì)、施工和使用的不恰當(dāng),往往會(huì)導(dǎo)致鋼構(gòu)件發(fā)生脆性破壞。因此,在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和使用中,要充分考慮各方面因素,避免一切發(fā)生脆性破壞的可能性。
鋼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼材的要求
為了保證結(jié)構(gòu)的安全,鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼材應(yīng)具有下列性能要求:
1. 較高的強(qiáng)度
鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)主要有屈服強(qiáng)度f(wàn)y和抗拉強(qiáng)度f(wàn)u,可通過(guò)鋼材的靜力單向拉伸試驗(yàn)獲得。
2. 較好的延性和韌性
延性度量經(jīng)受變形的能力,以鋼材的靜力單向拉伸試驗(yàn)得出的伸長(zhǎng)率作為主要指標(biāo)。韌性是指鋼材在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力,韌性指標(biāo)包括沖擊韌性和斷裂韌性,前者通過(guò)沖擊韌性試驗(yàn)獲得,后者通過(guò)斷裂韌性試驗(yàn)獲得。斷裂韌性能更好地反映斷裂的物理本質(zhì)。
3. 良好的工藝性能
工藝性能是指鋼材能夠經(jīng)受冷加工的性能和適合焊接的性能。冷加工性能可以由冷彎試驗(yàn)考察。良好的可焊性是指采用一般焊接工藝就可完成合格的焊縫,在焊接中和焊接后均不出現(xiàn)裂紋。
此外,根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體工作條件,在必要時(shí)還應(yīng)該具有耐低溫、高溫以及有害介質(zhì)侵蝕等的性能。當(dāng)然,鋼材還應(yīng)易于生產(chǎn),價(jià)格低廉。
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦的Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼和Q420鋼是符合上述要求的,對(duì)于規(guī)范沒(méi)有推薦的鋼材,當(dāng)有可靠根據(jù)時(shí)也可以選用。
規(guī)范同時(shí)規(guī)定:承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度和硫、磷含量的合格保證,對(duì)焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證;焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗(yàn)的合格保證;對(duì)于某些承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)以及重要的受拉或受彎的焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有常溫或負(fù)溫沖擊韌性的合格保證。
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