1、1.应力应力 2.应变应变3.弹性与弹性变形弹性与弹性变形4.塑性与塑性变形塑性与塑性变形一、相关知识点回顾一、相关知识点回顾NFAA=1000LLLLL-=2二、抗拉性能二、抗拉性能抗拉性能是建筑钢材抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。最重要的力学性能。工程中一般通过低碳工程中一般通过低碳钢的拉伸试验来评定钢的拉伸试验来评定钢材抗拉性能的大小。钢材抗拉性能的大小。通过钢材抗拉试验所通过钢材抗拉试验所测得弹性模量、屈服测得弹性模量、屈服强度、抗拉强度和伸强度、抗拉强度和伸长率是钢材四个重要长率是钢材四个重要的技术性质指标。的技术性质指标。3（一）试验方法（一）试验方法使用万能试验机在试使用万能
2、试验机在试件两端施加一对缓慢件两端施加一对缓慢增加的拉伸荷载，观增加的拉伸荷载，观察试件的受力与变形察试件的受力与变形过程，直至被拉断。过程，直至被拉断。d0(a)拉伸前L0LA0d1(b)拉伸后L0LA1+L1万能材料试验机万能材料试验机夹持夹持固定端固定端40钢材拉伸过程的钢材拉伸过程的-图图OA弹性阶段弹性阶段AB屈服阶段屈服阶段BC强化阶段强化阶段CD颈缩阶段颈缩阶段0DCEB上上上屈服点上屈服点B下下下屈服点下屈服点A（二）拉伸试验过程（二）拉伸试验过程50钢材拉伸弹性阶段钢材拉伸弹性阶段-示意图示意图A0弹性阶段弹性阶段p弹性极限，弹性极限，MPa。建筑中常用低碳钢建筑中常用低碳钢
3、的弹性模量一般为的弹性模量一般为（2.02.1)*105MPap弹性模量弹性模量 钢材受力初期，应力与应变成正比增钢材受力初期，应力与应变成正比增长，他们之间的比值为一常数，称为弹性长，他们之间的比值为一常数，称为弹性模量。反映钢材的刚度，是计算钢材结构模量。反映钢材的刚度，是计算钢材结构受力变形的重要指标。受力变形的重要指标。/E=61.1.弹性阶段弹性阶段0 钢材拉伸屈服阶段-示意图A0B下下B上上屈服阶段屈服阶段屈服强度（屈服点）屈服强度（屈服点）上屈服强度：试样屈服而应力首次下降前的最大上屈服强度：试样屈服而应力首次下降前的最大应力；应力；下屈服强度：不计初始瞬时效应时的最小应力，下屈
4、服强度：不计初始瞬时效应时的最小应力，即即屈服点屈服点s注：注：由于上屈服点不稳定，所以国标规定以下屈服点由于上屈服点不稳定，所以国标规定以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。用的应力作为钢材的屈服强度。用 表示。表示。s工程意义：工程意义：结构设计中以屈服强度作为设计强度取值结构设计中以屈服强度作为设计强度取值的依据。的依据。s初始瞬时效应初始瞬时效应s屈服点或屈服强度。屈服点或屈服强度。72.2.屈服阶段屈服阶段0 钢材拉伸强化阶段钢材拉伸强化阶段-示意图示意图A0B下下B上上强化阶段强化阶段bb抗拉强度或强度极限。抗拉强度或强度极限。Cu 定义定义 是指钢材能承受的是指钢材能承受的最大拉应
5、力最大拉应力u 意义意义 当外力大于抗拉强度时，钢材完全当外力大于抗拉强度时，钢材完全丧失对变形的抵抗能力而断裂丧失对变形的抵抗能力而断裂 因此，在结构设计中因此，在结构设计中不能应用不能应用 b建筑常用的低碳钢抗拉建筑常用的低碳钢抗拉强度一般为强度一般为375500MPa83.3.强化阶段强化阶段u定义定义 反映了钢材的可利用率和安全可靠程度反映了钢材的可利用率和安全可靠程度u意义意义屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是重要的屈强比对钢材的可利用率和安全性来说是重要的合理屈强比：合理屈强比：碳素钢碳素钢 0.580.63 低碳合金结构钢低碳合金结构钢 0.650.75s/b低低s/b高高可利
6、用率可利用率小小大大安全性安全性大大小小屈强比（屈强比（）/sb/sb钢材的屈强比、可利用率及安全性之间的关系钢材的屈强比、可利用率及安全性之间的关系90D钢材拉伸颈缩阶段钢材拉伸颈缩阶段-示意图示意图A0B下下B上上CCD颈缩阶段颈缩阶段104.4.颈缩阶段颈缩阶段强度指标强度指标屈服强度：屈服强度：抗拉强度：抗拉强度：0ssFA=0AFbbFs 屈服阶段不计初始瞬时效应时的最小力屈服阶段不计初始瞬时效应时的最小力，N；A0 钢材的原始截面积，钢材的原始截面积，mm2。F b强化阶段最大力强化阶段最大力，N；A0 钢材的原始截面积，钢材的原始截面积，mm2。（三）拉伸过程主要参数（三）拉伸过
7、程主要参数11塑性指标塑性指标伸长率：伸长率：100100%LLL-=Lo试件原始标距长度，试件原始标距长度，mm；L1试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。意义：意义：值值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性 增强，增强，安全性增强。安全性增强。（三）拉伸过程主要参数（三）拉伸过程主要参数12塑性指标塑性指标断面收缩率：断面收缩率：A0试件原始截面面积，试件原始截面面积，mm2；A1试件拉断后颈缩处截面面积试件拉断后颈缩处截面面积，mm2。意义意义：断面收缩率越高：断面收缩率越高，说明钢材塑性越大说明
8、钢材塑性越大010100%AAA-=（三）拉伸过程主要参数（三）拉伸过程主要参数13n 断后断后伸长率和断面收缩率反映了钢材伸长率和断面收缩率反映了钢材断裂前断裂前经经受塑性变形的能力，受塑性变形的能力，断后断后伸长率越大或者断面伸长率越大或者断面收缩率越高，表示钢材的塑性越好。收缩率越高，表示钢材的塑性越好。n 在工程中具有在工程中具有重要意义重要意义：塑性良好的钢材，偶：塑性良好的钢材，偶尔超载时，由于产生较大的塑性变形，会使内尔超载时，由于产生较大的塑性变形，会使内部应力重新分布，能避免产生应力集中而发生部应力重新分布，能避免产生应力集中而发生脆断。钢材在塑性破坏前，有明显的变形和变脆断。钢材在塑性破坏前，有明显的变形和变形持续时间，便于发现和补救。形持续时间，便于发现和补救。14
