金属钢结构复习总结.doc

分值:填空(20);选择(20);简答(15);
分析(15);计算(30,考第三、四章)
绪论
什么是金属结构?
金属结构是由型材、铸件和锻件等金属制件等金属通过一定的连接手段(焊接、铰接、螺栓连接等)所制成并满足一定使用要求的工程结构。
金属结构的特点?
质量稳定、安全可靠、强度高、质量轻、制造工程化程度高。
金属结构的作用?
它是整台起重机的骨架,用以装置起重机的机械、电气设备,支持被起吊的重物,承受和传递作用在起重机上的各种载荷。起重机依靠金属结构的支架作用而形成一定的作业空间;依靠金属结构外形的不同形成不同的机型以满足使用要求;依靠金属结构构件所组成的机构实现预定的运动规律。
金属结构的分类?
(1)按受力性质分
1)轴心受力构件
2)受弯构件(受横向载荷)
3)偏心受力构件
(2)按构件的形式分
1)实腹式 2)格构式
金属结构的设计内容
(1)总体设计(确定主要几何参数,结构形式)
(2)计算力学模型
(3)载荷计算及组合
(4)内力分析
(5)验算
1)强度(静强度和疲劳强度)
2)刚度(静刚度和动刚度)
3)稳定性(整体稳定性,局部稳定性,分肢稳定性)
第一章金属结构的材料

(1)较高的屈服点和抗拉强度
材料屈服点高可以减轻结构自重,节省材料,降低成本。抗拉轻度高可以增加结构的安全储备。
(2)较高的伸长率
伸长率是表示材料塑性的重要指标之一,伸长率越高,材料塑性越好,材料的安全度越高。
(3)保证一定的冲击韧性值
(该指标对于经常承受动载荷的结构很重要)
(4)较好的工艺性能(包括冷弯性能和可焊性能)

(1)力学性能
静强度特性:
屈服极限、抗拉强度、屈强比
塑性特性:
伸长率:
断面收缩率:
回弹性和韧性:表示钢材吸收机械能的能力。
E:弹性模量 u:泊松比 G:剪切弹性模量
(2)疲劳强度
疲劳的定义:钢材在多次反复载荷作用下,即使其最大工作应力低于抗拉强度,甚至低于屈服点,也可能发生脆性破坏,这种现象成为疲劳。其在破坏前不出现显著的变形和局部颈缩。
(3)塑性和脆性断裂
按照断裂前塑性变形大小将材料破坏的性质分为塑性断裂和脆性断裂。塑性断裂在断裂前有较大的的塑性变形,而脆性断裂在断裂前几乎没有塑性变形,断裂时平均应力往往相当低。
对断口的观察表明,塑性破坏端口呈纤维状,色泽灰暗,断口附近有宏观的塑性变形,这是钢材在剪力作用下沿晶粒中的滑移面发生相对位移的结果。脆性断裂系沿一定结晶面劈裂的解理断裂及晶界断裂,其宏观断口平直,一般与主应力垂直,且断口呈有光泽的晶粒状。
(4)加工性能
1)冷弯性能(应变硬化应变时效)
钢材的冷弯性能表示钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材的塑性越好,冷弯性能也越好。
2)焊接性能
焊接性能表示钢材在一定的焊接工艺条件下,焊缝及其相邻的基本金属(焊接热影响区)的抗裂性能和焊后性能(其中包括强度、塑性、硬度和冷弯性能等)的好坏。
焊接过程加热速度快,温度高,而且冷却速度也很快,因此,近焊缝区的内部组织和力学性能也随之改变,往往使钢材的硬度和脆性提高,而韧性和塑性有所降低。碳和某些元素增多时,钢材的淬火倾向就会增加,焊接性能下降。
碳钢和低合金钢常用的碳当量公式:
当时,该钢种可焊性好。
3. 影响钢材主要性能的因素
(1)化学成分的影响
1)碳:决定钢材性能的最主要元素,随碳含量增加,钢材的抗拉强度和屈服点上升,硬度增加,但伸长率、断面收缩率、冲击韧性均减小,冷弯性能和焊接性能变坏。
2)锰:是一种脱氧剂,能提高钢材的强度和硬度,且塑性、韧性降低不多,能大大改善钢的热加工性能,消除热脆性的影响。但其含量太多会显著增加钢的淬火倾向,降低钢的可焊性。
3)硫:有害元素,增加了钢材的热脆性和热裂倾向,使钢在加工时容易开裂,此外它还降低了刚的冲击韧性和疲劳强度。当钢中含碳增加时,硫的偏析加剧,钢材的热脆倾向增大,焊接性能变坏。
4)磷:有害元素,随含碳量的增加,钢材在室温下的塑性和韧性降低,在低温时这种现象更为明显。当钢中碳的含量增高时,磷的影响越明显,钢材的冷弯性能与焊接性变得更坏。
5)铝:强脱氧剂,使钢材具有较高的冲击韧性和很小的冷脆倾向与时效倾向,焊接时可减小热裂纹和冷裂纹,改善钢材的焊接性能。
6)钛:强脱氧剂和除气剂,能使内部组织致密,晶粒细化。能稳定钢中的碳和氮,合金钢中加入适量的钛可显著地提高钢材的强度和韧性,降低过热敏感性。
7)氢:是钢中形成氢白点的原因,使钢变脆,氢含量越高,氢脆性越大,使钢的机械性能和加工性能均变差。
(2)冷加工的影响
冷加工会使钢材的强度和硬度升高,塑