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钢材或钢结构的脆性断裂综合影响

 

钢材或钢结构的脆性断裂是指应力低于钢材抗拉强度或屈从强度状况下发作忽然断裂的毁坏。

  钢结构尤其是焊接构造,因为钢材、加工制造、焊接等质量和构造上的缘故原由,常常存在类似于裂纹性的缺点。脆性断裂大多是因这些缺点开展致使裂纹失稳扩大而发作的,当裂纹迟缓扩展到一定程度后, 断裂即以极高速度扩大,脆断前无任何前兆而忽然发作,毁坏。

  钢结构脆性断裂毁坏变乱常常是多种不利因素综合影响的成果,次要是以下几方面:

  (1 ) 钢材质量差、厚度大:钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量太高,晶粒较粗,搀杂物等冶金缺点严峻,韧性差等;较厚的钢材辊轧次数较少,材质差、韧性低,能够存在较多的冶金缺点。

  (2) 构造或构件机关不合理:孔洞、缺口或截面改动急剧或安插不妥等使应力集合严峻。

  (3) 制造安装质量差:焊接、安装工艺不合理,焊缝交织,焊接缺点大,残存应力严峻;冷加工惹起的应变硬化和随后呈现的应变时效使钢材变脆。

  (4) 构造受有较大动力荷载或重复荷载感化:但荷载在结构上感化速度很快时(如吊车行进时因为轨缝处高差而形成对吊车梁的打击感化和地动感化等),质料的应力-应变特性就要发作很大的改动。跟着加荷速度增大,屈从点将提高而韧性低落。特别是和缺点、应力集合、高温等身分同时作用时,质料的脆性将显着增长。

  (5)在较低环境温度下工作:当温度从常温开端降落肘,质料的缺口韧性将随之低落,质料逐步变脆。这类性子称为高温冷脆。差别的钢种,向脆性转化的温度其实不不异。同一种质料,也会因为缺口外形的锋利水平差别,而在差别温度下发作脆性断裂。以是,这里所说的"高温"并没有困定的界线。为了肯定缺口韧性随温度变革的干系,今朝都接纳冲击韧性实验。图1为碳素钢恰贝V形缺口试件打击能量与温度的干系曲线。不言而喻,跟着温度的低落, Cv能量值迅降落,质料将由塑性毁坏转变为脆性毁坏。同时可见,钢材由塑性毁坏到脆性毁坏的改变是在一个温度区间内完成的,此温度区T1-T2称为改变温度区。在改变温度区内,曲线的转折点〈最陡点〉所对应的温度T0称为改变温度。假如把低于T0的完整脆性毁坏的最高温度Tl作为钢结构的脆断设想温度,便可包管钢结构高温事情的安全。这一脆断设想温度是按照大量利用经历和尝试资料统计分析肯定的。关于普通钢结构,取对应于Cv=2.07千克-米,的温度。为了包管钢结构的安全利用,应包管其利用温度高于T1。

 


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