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钢材为什么用屈服强度而不是用极限抗拉强度来划分强度等级?

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钢材为什么用屈服强度而不是用极限抗拉强度来划分强度等级?


        

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    2005-09-25 22:24:59
  •   先介绍钢材的拉伸实验和应力应变图:
        在外力作用下,材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。测定钢材强度的主要方法是拉伸试验,钢材受拉时,在产生应力的同时,相应地产生应变。应力和应变的关系反映出钢材地主要力学特征。从图2-3低碳钢的应力-应变关系中可看出,低碳钢从受拉到拉断,经历了四个阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。
       (1)OA段 弹性阶段 在OA段,如卸去荷栽,试件将恢复原来形状,表现为弹性变形,与A点相对应的应力为弹力极限,用бp表示。此阶段应力与应变成正比,其比值为常数,称为弹性模量。 (2)AB段 屈服阶段 当荷载增大,试件应力超过бp时,应力与应变不再成正比例,开始产生塑性变形。
      B上为屈服上限,B下是指不计初始瞬时效应的屈服阶段最小应力。它较稳定易测,故一般以B下点对应的应力作为屈服强度取值依据,屈服点应力用бs表示。 (3)BC段 强化阶段 当荷载超过屈服点后,试件内部组织结构发生变化,抵抗变形能力重新提高,称为强化阶段。
      对应最高点C的应力,称为抗拉强度,用бb表示。 (4)CD段 颈缩阶段 当钢材强化达到最高点后,在试件薄弱处的截面将显著缩小,产生“颈缩现象”。塑性变形迅速增加,拉力下降,直至断裂。   拉伸性能是建筑钢材最重要的性能。
      通过对钢材进行抗拉试验所测的的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和伸长率是钢材的四个重要技术性质指标。 (1) 弹性模量   钢材受力初期,应力与应变成比例地增长,应力与应变之比为常数,称为弹性模量,即E =б/ε。这个阶段的最大应力(P点对应值)称为比例极限бp。
         弹性模量反映了材料受力时抵抗弹性变形的能力,即材料的刚度,它是钢材在静荷载作用下计算结构变形的一个重要指标。 (2) 弹性极限   应力超过比例极限后,应力-应变曲线略有弯曲,应力与应变不再成正比例关系,但卸去外力时,试件变形能立即消失,此阶段产生的变形是弹性变形。
      不产生残留塑性变形的最大应力(e点对应值)称为弹性极限бe。事实上,бp与бe相当接近。 (3) 屈服强度   当应力超过弹性极限后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,曲线出现一个波动的小平台,这种现象称为屈服。
      这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度,用бs表示。 (4) 极限强度   当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达最大值。
      此后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值(b点对应值)称为强度极限或抗拉强度бb。 钢材在实际应用中的工作范围都是设计在屈服强度范围内。
      因为在屈服强度范围内钢材都是弹性变形或者很小的塑性变形。当超出屈服强度后,钢材就会很快发生塑性变形,这时的钢材就已经不能正常工作了。所以钢材的强度等级要用屈服强度来划分,而不能用抗拉强度来划分。

    w***

    2005-09-25 22:24:59

  • 2005-09-25 21:50:24
  • 因为用极限抗拉强度的话安全系数太低了,长期在静荷载和各种动荷载的作用下,变形比较大,那就不安全了。用屈服强度就是要提高安全系数,使钢材对力的承受留有余地,这样不是不想物尽其用,而是要保险起见!!!明白了吗?你要看一下《材料力学》这本书,里面有原理,这是土木工程专业必学的课程

    只***

    2005-09-25 21:50:24

  • 2005-09-25 21:01:14
  • 因为实际用途上钢材如果用极限抗拉强度来划分可能造成危险。因为影响起抗拉强度的因素很多

    s***

    2005-09-25 21:01:14

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