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钢材的一次拉伸应力—应变曲线
材料的比例极限与焊接构件整体试验所得的比例极限之间往往有差别,这是因构件中 残余应力的影响所致。构件应力超过比例极限后,变形模量Et逐渐下降,对构件刚度有不 利影响。 屈服点 σ y 是应变 ε 在 σ p 之后不再与应力成正比, 而是渐渐加大, 应力与应变间成曲线 关系,一直到屈服点。
在此之后应力保持不变而应变持续发展,形成水 平线段即屈服平台 BC。这是塑性流动阶段。 应力超过 σ p 以后,任一点的变形中都将包括有弹性变形和塑性变形两部分,其中的塑 性变形在卸载后不再恢复,故称残余变形或永久变形。 σ p 与 σ y 之间是简化了的光滑曲线。
这样便于应用。实际上,由于加载速度 及试件状况等试验条件的不同,屈服开始时总是形成曲线的上下波动,波动最高点称上屈 服点,最低点称下屈服点。下屈服点的数值对试验条件不敏感,并形成稳定的水平线,所 以计算时以下屈服点作为材料抗力的标准(用符号 f y 表示)。 屈服点是建筑钢材的一个重要力学特性。其意义在于以下两个方面: (1) 作为结构计算中材料强度的标准,或材料抗力标准。应力达到 σ y 时的应变(约为
ε =0.15%)与 σ p 时的应变(约为 ε =0.1%)较接近,可以认为应力达到 σ y 时为弹性变形的终
点。 同时, 达到 σ y 后在一个较大的应变范围内(约从 ε =0.15%到 ε =2.5%)应力不会继续增加, 表示结构一时丧失继续承担更大荷载的能力,故此以 σ y 作为弹性计算时强度的标准。 (2) 形成理想弹塑性体的模型,为发展钢结构计算理论提供基础。 σ y 之前,钢材近于 理想弹性体,σ y 之后,塑性应变范围很大而应力保持不增长,所以接近理想塑性体。因此, 钢结构设 可以用两根直线的图形的 OA′F )作为理想弹塑性体的应力-应变模型。 计规范对塑性设计的规定,就以材料是理想弹塑性体的假设为依据,忽略了应变硬化的有 利作用。 有屈服平台并且屈服平台末端的应变比较大,这就有足够的塑性变形来保证截面上的 应力最终都达到 σ y 。因此一般的强度计算中不考虑应力集中和残余应力。
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