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解析鋼材的破壞形式
2020-07-31 09:18 陜西鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)公司
鋼材有塑性破壞和脆性破壞兩種完全不同的破壞形式。鋼結(jié)構(gòu)所用的鋼材在正常使用條件下，雖然有較高的塑性和韌性，但是在某些條件下，仍然存在發(fā)生脆性破壞的可能性。
塑性破壞的主要特征是，破壞前具有較大的塑性變形，常在鋼材表面出現(xiàn)明顯的相互垂直交錯(cuò)的銹跡剝落線。只有當(dāng)構(gòu)件中的應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度后才會(huì)發(fā)生破壞，破壞后的斷口呈纖維狀，色澤發(fā)暗。由于塑性破壞前總有較大的塑性變形發(fā)生，且變形持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，容易被發(fā)現(xiàn)和搶修加固，因此不至發(fā)生嚴(yán)重后果。鋼材塑性破壞前的較大塑性變形能力，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力重分布，鋼結(jié)構(gòu)的塑性設(shè)計(jì)就是建立在這種足夠的塑性變形能力上。
脆性破壞的主要特征是破壞前塑性變形很小或根本沒(méi)有塑性變形，而突然迅速斷裂。破壞后的斷口平直，呈有光澤的晶粒狀或有人字紋。由于破壞前沒(méi)有任何預(yù)兆，破壞速度又極快，無(wú)法察覺(jué)和補(bǔ)救，而且一旦發(fā)生常引發(fā)整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞，后果非常嚴(yán)重，因此在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和使用過(guò)程中，要特別注意防止這咱破壞的發(fā)生。
鋼材存在的兩種破壞形式與其內(nèi)在的組織構(gòu)造和外部的工作條件有關(guān)。試驗(yàn)和分析均證明，在剪力作用下，具有體心立方晶格的鐵素體很容易通過(guò)位錯(cuò)移動(dòng)形成滑移，即形成塑性變形;而其抵抗沿晶格方向伸長(zhǎng)至拉斷的能力卻強(qiáng)大很多，因此當(dāng)單晶鐵素體承受拉力作用時(shí)，總有首先沿最大剪應(yīng)力方向產(chǎn)生塑性滑移變形。實(shí)際鋼材是由鐵素體和珠光體等組成的，由于珠光體間層的限制，陰遏了鐵素體的滑移變形，因此受力初期表現(xiàn)出彈性性能。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值，珠光體間層失去了約束鐵素體在最大剪應(yīng)力方向滑移的能力，此時(shí)鋼材將出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，先前鐵素體被約束了的塑性變形就充分表現(xiàn)出來(lái)，直到最后破壞。顯然當(dāng)內(nèi)外因素使鋼材中鐵素體的塑性變形無(wú)法發(fā)生時(shí)，鋼材將出現(xiàn)脆性破壞。
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