必须注意,f
y
、
f
μ
值是由单向均匀受力的静力拉伸试验获得的,这样的指标也只有在承受
静力荷载,而且应力单向分布较均匀的结构或构件中才具有实际意义。强度指标虽然是结构
设计的重要依据之一,但单凭这一指标不足以完全判定结构是否安全可靠,还需考虑下面
所述因素。
2
.塑性
钢材的塑性一般是指当应力超过屈服点后,能产生显著的残余变形(塑性变形)而不立即
断裂的性质。衡量钢材塑性好坏的主要指标是伸长率
δ 和断面收缩率 ψ。
伸长率
δ
——
是应力
应变曲线中最大应变值,等于试件拉断后的原标距间长度的伸长
值
(包括残余塑性变形)和原标距比值的百分率,当 l
0
/d
0
=10 时,以 δ
10
表示,当
l
0
/d
0
=5
时,以
δ
5
表示。
δ 值可按下计算:
δ= (l
1
-l
0
)/l
0
×100% (2-1)
式中 :
δ---伸长率;
l
0
---试件原标距长度;
l
1
---试件拉断后标距间的长度;
d
0
---试件中间部分的直径。
断面收缩率 Ψ 是指试件拉断后,颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率,
按下式计算:
Ψ=(A
0
-A
1
)/A
0
×100% (2-2)
式中:
A
0
---试件原来的断面面积;
A
1
---试件拉断后颈缩区的断面面积。
断面收缩率
Ψ 是表示钢材在颈缩区的应力状态(形成同号受拉的立体应力区域)条件下,
所能产生的最大塑性变形量,它也是衡量钢材塑性的一个指标。由于伸长率
δ 是钢材的均匀
变形和集中变形
(颈缩区)的总和所确定的,所以它不能代表钢材的最大塑性变形能力。断面
收缩率是衡量钢材塑性的一个比较真实和稳定的指际。不过在测量时容易产生较大的误差。
在实际工程中,结构或构件中的个别区域出现应力集中,个别地方的材料有缺陷或者实际
受力与计算假定不相符合等是难以避免的。当钢材具有良好的塑性时,在受力达到一定程度
后,个别区域材料屈服而产生塑性变形,构件内部应力可以重新分布而趋于比较均匀,不
致因个别区域首先出现裂缝并扩展到全构件而导致破坏。尤其是在动力荷载
(包括冲击荷载
和振动荷载
)作用下的结构或构件,材料的塑性好坏常是决定结构是否安全可靠的主要因素
之一,所以钢材塑性指标比强度指标更为重要。
3.韧性
钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力,也是表示钢材抵抗冲击
荷载的能力,它与钢材的塑性有关而又不同于塑性,它是强度与塑性的综合表现。钢材的强
度和塑性指标是由静力拉伸试验获得的。这些指标用于承受动力荷栽的结构时,显然有很大
的局限性。因此,必须相应地用动力荷载进行试验,从而获得更可靠的指标。韧性指标是由
冲击试验获得的,它是判断钢材在冲击荷载作用下是否出现脆性破坏危险的重要指标之一。
在冲击试验中,一般采用截面为
10×l0mm
2
,长度为
55mm,中间开有小槽(缺口)
的长方形试件,放在摆锤式冲击试验机上进行试验。冲断试样后,可以从试验机的刻度盘上
直接读出冲击功
A
k
(单位为 N-m)值。此值除以试件缺口处的净截面面积 A
i
(单位为 cm
2
),
所得的值即为冲击韧性值,用
a
k
表示
a
k
=A
k
/A
i
N-m/mm
2
(2-3)
钢结构或构件的脆性断裂常是从应力集中处开始的,冶金或轧制过程中产生的缺陷,
特别是缺口和裂纹,常是脆性断裂的发源地。为此,冲击试验的试件做成带有缺口的。
钢材冲击韧性的数值,随试件刻槽(缺口
) 的形式和试验机的种类不同而相差很大,