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锈坑应力集中对钢筋力学性能的影响

第35卷第6期2005年11月　

东南大学学报(自然科学版)

JOURNAL O F SOU THEAST UN I V ERS ITY(N atural Science Edition)

V ol135N o16

N ov.2005

锈坑应力集中对钢筋力学性能的影响

安　琳　欧阳平　郑亚明

(东南大学交通学院,南京210096)

摘要:为了揭示锈蚀钢筋力学性能退化现象的本质,用锈后钢筋的最大截面损失率来表征其力学性能的变化.利用电化学快速锈蚀方法,获得了质量损失率在0～55%之间不同锈蚀程度的HRB335热轧钢筋.根据锈坑深度和残余截面周长的量测值及锈蚀形态,判断截面削弱最严重的位置,并估算出最大截面损失率,建立了锈蚀钢筋质量损失率与最大截面损失率之间的回归方程.通过静拉伸试验得到了锈蚀钢筋试件的名义强度值和断后延伸率.实验结果表明:锈蚀钢筋与未锈钢筋的名义强度比可近似取锈后钢筋的最大残余面积率,受锈坑应力集中的影响甚微;锈蚀钢筋的断后延伸率随最大截面损失率呈指数下降,受锈坑应力集中的影响显著.模拟锈坑的有限元分析结果与实验结果相同.锈蚀钢筋的脆性化倾向可能导致的结构或构件脆性破坏在评估和加固锈后钢筋混凝土结构时应予以重视.

关键词:锈坑;应力集中;塑性;名义强度;质量损失率;最大截面损失率

中图分类号:TU503 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2005)0620940205 Effect of stress concentrati on on mechan i cal properti es

of corroded re i n forci n g steel bars

A n L in　O uyang Ping　Zheng Yam ing

(College of T ransportation,Southeast U niversity,N anjing210096,China)

Abstract:The m axi m um loss ratio of sectional area is used,instead of the loss ratio in w eigh t,to exp ress the m echanical p roperties of corroded reinforcem ent.H ot2ro lled steel bars(HRB335)w ith differen t co rrosion degrees from0to55%in ter m s of w eight loss are obtained by accelerated electro2 chem ical corrosion m ethod.The m axi m um loss ratio of sectional area is evaluated in ter m s of the m easu red corrosion p it dep th,residual sectional peri m eter and corrosion configuration.H ence,the relationship bet w een the w eight loss ratio and the m axi m um sectional loss ratio of corroded reinfo r2 cing bars is resulted.R esults of pulling test reveal that the nom inal strength ratio of corroded hot2 rolled steel bar over unco rroded one is app roxi m ately equal to the ratio of m ax i m um residual section2 al area over the uncorroded one.A nd the rup ture extension ratio of corroded hot2ro lled steel bar is exponentially decreased w ith the m axi m um sectional loss ratio.The effect of stress concen tration caused by co rrosion p its has a significant influence on the decrease of rup ture extension ratio but it is ignorable on the nom inal strength ratio.The results of FE M(finite elem ent m ethod)analysis agree w ith the exp eri m en tal ones.The tendency tow ards brittle failu re in co rroded reinforcem en t should be paid great atten tion w hen assessing or retrofitting reinforced concrete structures and m em bers.

Key words:corrosion p it;stress concentration;p lasticity;nom inal strength;loss ratio in w eight;

m ax i m um loss ratio of sectional area

收稿日期:2005204226.

基金项目:国家公派留学归国人员科研基金资助项目

(6821001010).

作者简介:安　琳(1967—),女,博士,副教授,L in

-an@https://www.doczj.com/doc/0418778673.html,.

钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性损伤的最主要因素之一,如今世界各国由于混凝土中钢筋锈蚀造

成的经济损失是巨大的,尤其是在欧美日等发达国

家,每年都要耗费大量的资金用于修复和加固钢筋

锈蚀损伤的混凝土结构,且有逐年增长的趋

势[1～3].一般情况下,处于混凝土高碱性环境中的

钢筋表面牢固地吸附着一层厚度约为3nm的致密钝化膜,使钢筋不易发生锈蚀.但当C l-等阴离子的侵蚀或混凝土的碳化使钢筋周围混凝土pH值降低时,钝化膜将遭到破坏,钢筋就有可能发生锈蚀.混凝土中的钢筋一旦发生锈蚀,锈蚀产物将产生体积膨胀,导致混凝土保护层开裂甚至剥落,使锈蚀进一步恶化,降低了混凝土构件的耐久性和安全性.锈后混凝土构件承载力降低主要源于钢筋与

混凝土间粘结性能降低和钢筋力学性能退化两方面.锈蚀钢筋的金相组织分析表明[4],钢筋的芯部和边缘的金相组织均未发生改变,因此材料本身的力学性能没有变化.大多数实验研究指出[4～6]:锈蚀钢筋力学性能退化的原因是截面的削弱和锈坑的应力集中,锈蚀与未锈蚀钢筋名义强度比与锈蚀程度(质量损失率)呈线性关系.应力集中是由于截面尺寸突变而在局部区域出现应力急剧增大的现象,

塑性材料和脆性材料对应力集中现象的反映是大不相同的.对于脆性材料,当缺口边缘处的最大局部应力值达到材料强度极限时,试件会立即在缺口边缘处出现裂纹而破坏;对于塑性材料,由于具有屈服的特性,当缺口边缘处的最大局部应力值达到材料屈服强度时,该处发生应力重分布现象,这不仅对防止试件的突然破坏起缓冲作用,且使杆件横截面上各部分的材料得到比较充分的应用.金属材料缺口试样的拉伸试验表明[7]在缺口处多轴应力状态的存在使有缺口试件的屈服强度较光滑试件有所提高,但应力集中造成的硬性应力状态不利于材料的塑性变形,有发生脆化的倾向.

综上所述,锈蚀钢筋表面锈坑产生的应力集中现象对锈蚀钢筋的各项力学性能指标(强度和塑性)是否都有影响,其影响程度如何,是一个值得研究的问题.本文利用电化学快速锈蚀方法获得了不同锈蚀程度的热轧钢筋,通过静拉伸试验对锈蚀钢筋的强度和塑性进行了研究,并结合有限元计算探讨了锈坑应力集中对钢筋力学性能的影响,揭示了锈后钢筋力学性能退化的本质.

1　试验简介

111　钢筋锈蚀试验

钢筋混凝土试件尺寸为100mm×100mm×160mm,按C40设计,HRB335级<-12mm月牙纹钢筋埋置其中,设计锈蚀质量损失率从0～55%均分11个等级,相同锈蚀率浇筑3个试件.将养护28d后的试件置于3%的N aC l溶液中浸泡1d后通电进行电化学快速腐蚀,控制电流密度为215 mA/cm2,由通电时间的不同获得所需锈蚀率的钢筋试件.

锈后试件均出现锈胀裂缝(见图1),剖开混凝土试件取出钢筋,按《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GB J82—85)中有关规定进行清洗称重,由锈蚀前后的质量变化计算钢筋的锈蚀质量损失率,量测钢筋试件的锈坑深度,残余截面的周长,判断截面削弱最严重的位置,并依据该处的锈蚀形态估算出最大截面损失率.

图1　混凝土的锈胀裂缝

112　静拉伸试验

锈后钢筋的静拉伸试验在万能试验机上进行.钢筋试件的测量标距取10d(d为钢筋直径),荷载伸长量曲线由金属拉伸试验计算机程序自动绘出,钢筋拉断后量测断后伸长率.名义屈服强度和名义抗拉强度从荷载拉伸曲线上获得[8].

2　钢筋的锈蚀程度

表征钢筋锈蚀程度的指标通常有锈蚀质量损失率ρ

、平均截面损失率ρ

和最大截面损失率

s,m ax

.平均截面损失率ρs为平均称重面积损失率,

在数值上ρ

和ρ

是相等的,两者反映的都是钢筋整体锈蚀程度,一般称为平均锈蚀率.锈胀裂缝的发生和发展与混凝土中钢筋锈蚀产物的多少密切

第二节钢筋的主要力学性能

第二节钢筋的主要力学性能一、钢筋的品种和级别（一）钢筋的品种（分类）（有很多种分类形式）按化学成分分类：低碳钢碳素钢中碳钢随含碳量增加，钢筋强度提高，高碳钢塑性性能降低。普通低合金钢：除碳素钢已有的成分外，再加入少量的硅、锰、钛、钒等合金元素。强度显著提高，塑性性能更好。光面钢筋——表面光滑，与混凝土粘结力差。按外形分类变形钢筋——表面带肋，螺旋纹、人字纹、月牙纹，与混凝土粘结力高。热轧钢筋用于钢筋混凝土结构按生产工艺分类预应力钢丝和钢绞线及热处理钢筋 ——用于预应力混凝土结构冷加工钢筋——用于预应力混凝土结构三种钢筋、生产工艺不同，见书。（二）钢筋的级别 1、热轧钢筋：由普通（低碳）碳素钢、低合金钢轧制而成——软钢

常用热轧钢筋的级别、符号、钢种和形状性能：随着热轧钢筋级别提高，强度提高，塑性降低。 2、预应力钢丝和钢绞线、热处理钢筋 9~4φφ 用于预应力混凝土结构中P439～440 3、冷加工钢筋冷拉、冷拔二、钢筋的强度和变形（通过拉伸试验获得的应力应变曲线来说明）应力——应变曲线分两类：有明显的流幅：热轧钢筋（软钢）无明显的流幅：高碳钢（硬钢）（预应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋）设计强度取值依据：（应力）有明显的流幅钢筋，取其屈服点强度作为设计取值依据。无明显的流幅钢筋，取b σ85.0(极限抗拉强度)作为条件屈服点。

三、钢筋的冷加工（对钢筋进行冷加工，可以提高强度） 1、冷拉对热轧钢筋进行张拉，张拉应力超过原屈服点，然后放松，再张拉，屈服强度提高了，但塑性降低。（伸长率降低） 2、冷拔将8 φ光面钢筋通过强力拔过直径小的钨合 6φ ~ 金拔丝模孔，塑性变形后，——3，4mm钢丝冷拉：提高抗拉强度（不宜作受压钢筋）冷拔：同时提高抗拉、抗压强度。四、混凝土结构对钢筋性能的要求 1、强度 2、塑性 3、可焊性 4、耐火性 5、与混凝土的粘结性第三节钢筋和混凝土的粘结与锚固一、粘结的作用和分类钢筋和混凝土之间的粘结，是保证两者共同工作的前提。钢筋混凝土结构受力后，若钢筋和混凝土有相对变形（滑移）就会在其交界面上产生剪应力τ，这种剪应力τ称为

钢筋力学性能检测作业指导(可编辑修改word版)

建筑用钢筋检验指导书 1、试验目的为了规范土建试验室对钢筋混凝土用钢钢材的屈服点、屈服强度、抗拉强度和伸长率、弯曲变形性能、平面反向弯曲变形性能及钢筋的耐反复弯曲性能检验的工作程序，实现标准化操作，特制定此作业指导书。 2、适用范围：本指导书适用于混凝土结构中的钢筋与焊接钢筋。 3、引用标准： GB/T228-2002 《金属材料室温拉伸试验方法》 GB/T232-1999 《金属材料弯曲试验方法》 GB238-2002 《金属线材反复弯曲试验方法》 GB13013-91 《钢筋混凝土热轧光园钢筋》 GB13014-91 《钢筋混凝土余热处理钢筋》 GB1499-1998 《钢筋混凝土热轧带肋钢筋》 GB/T701-1997 《低碳钢热轧园盘条》 GB13788-92 《冷轧带肋钢筋》 JGJ18-2003 《钢筋焊接及验收规程》 JGJ/T27-2001 《钢筋焊接接头试验方法》 4、检测的环境要求试验室的温度应在10℃-35℃范围内。 5、试验项目和质量要求

5.1实验项目钢筋拉伸试验：屈服点、抗拉强度、伸长率钢筋冷弯试验钢筋焊接接头试验 5.2质量要求 5.2.1钢筋的力学性能和工艺性能应符合表一、表二、表三、表四，冷弯试验时受弯曲部位外表面不得产生裂纹。热轧直条光圆钢筋力学性能和工艺性能（GB13013-91）表一表面形状钢筋级别强度等级代号公称直径 mm 屈服点σs Mpa 抗拉强度σ b Mpa 伸长率σ5 % 冷弯 d-弯芯直径 α-钢筋公称直径不小于光圆I R235 8~20 235 370 25 180o d=α低碳钢热轧圆盘条力学性能和工艺性能(GB/T701-1997) 表二牌号力学性能冷弯试验180? d-弯芯直径 α-试样直径屈服点σs，Mpa 抗拉强度σb，Mpa 伸长率δ10，% 不小于 Q215 215 375 27 d=0 Q235 235 410 23 d=0.5α 热轧带肋钢筋力学性能和工艺性能(GB1499-1998) 表三

钢筋力学性能检测试题答案

质量检测人员考核试题（钢筋力学性能检验部分）答案一、名词解释（20分） 1、比例试样：试样原始标距与原始横截面积有L0=k（S0）-1关系者称为比例试样。 2、平行长度：试样两头部或两夹持部分（不带头试样）之间平行部分的长度。 3、机械连接：通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。 4、热影响区：焊接或热切割过程中，钢筋母材因受热的影响（但未熔化），使金属组织和力学性能发生变化的区域。 5、最大力伸长率：最大力时原始标距的伸长与原始标距之比的百分率。二、填空（20分） 1、按化学成分分类，钢可分为碳素钢和合金钢两类。低碳钢的含碳量小于0.25%。 2、钢筋混凝土结构用钢筋主要有热轧带肋、热轧光圆、低碳钢圆盘条、冷轧带肋、冷轧扭钢筋等。 3、HRB335为II 级钢，标准规定，该牌号的钢σs应不小于335（MPa），σb应不小于490（MPa）。 δ5应不小于16%。 4、低碳钢热轧圆盘条取样数量为拉伸1 根，弯曲 2 根。试件应从2 根钢筋中截取，距钢筋端头应不小于500 mm。 5、钢材的力学性能试件取样长度，拉伸试样应≥标称标距+ 200mm ，弯曲试样应≥标称标距+ 150mm。两支辊之间的距离为（d+3a）±0.5a （d为弯心直径a 为钢筋公称直径）。 6、对钢材复验的规定是，如某试验结果不符合规定的要求，则从同一批钢材中再取双倍数量的试样再进行该不合格项目的检验，复验结果即使有一项指标不合格，则整批不予验收。 7、对试验机的要求，除要求应为1级或优于1级的准确度外，还有加载同轴度的要求。 8、钢筋机械连接当3 个接头试件中有 1 个试件的强度不符合要求，应再取6 个试件进行复检。复检中如仍有 1 个试件的强度不符合要求，则该验收批评为不合格。 9、应用小标记、细划线或细墨线标记原始标距，但不得用引起过早断裂的缺口作标记。应精确至 ±1% 。对于比例试样，应将原始标距的计算值修约至最接近5 mm的倍数。 10、对焊接接头的弯曲试验，当试件外侧横向裂纹宽度达到0.5 mm时，应认定已经破裂。三、单项选择（20分） 1、牌号为HRB335，公称直径（a）为28mm的钢筋做弯曲试验时其弯心直径应是（ b ）。 a、3a b、4a c、5a 2、钢筋混凝土用热轧带肋钢筋、光圆钢筋及热轧圆盘条按批进行进行检查和验收，每批质量为（c） a、≤30t b、≤50t c、≤60t 3、对于钢筋的机械连接接头，Ｉ级接头的抗拉强度应满足以下要求（a） a、不小于被连接钢筋实际抗拉强度或1.10倍钢筋抗拉强度标准值 b、不小于被连接钢筋抗拉强度标准值c、不小于被连接钢筋屈服强度标准值的1.35倍。 4、在做拉伸试验时，试样采用10倍直径的标距的钢筋是（a ） a、低碳钢热轧圆盘条 b、热轧光圆钢筋 c、热轧带肋钢筋 5、下列图形中，（ b ）为CRB650的标志。 a、b、c、 6、公称直径（a）为28mm闪光对焊试件，冷弯检验时其弯心直径应为（c ） a、3a b、4a c、5a

钢筋混凝土材料的力学性能复习题

第一章钢筋混凝土的材料力学性能一、填空题： 1、《混凝土规范》规定以强度作为混凝土强度等级指标。 2、测定混凝土立方强度标准试块的尺寸是。 3、混凝土的强度等级是按划分的，共分为级。 4、钢筋混凝土结构中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常称它们为和。 5、钢筋按其外形可分为、两大类。 6、HPB300、 HRB335、 HRB400、 RRB400表示符号分别为。 7、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于于残余应变为时的应力作为名义屈服点，称为。 8、对于有明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有、、、等四项。 9、对于无明显屈服点的钢筋，需要检验的指标有、、等三项。 10、钢筋和混凝土是两种不同的材料，它们之间能够很好地共同工作是因为、、。 11、钢筋与混凝土之间的粘结力是由、、组成的。其中最大。 12、混凝土的极限压应变cu ε包括和两部分，部分越大，表明变形能力越，越好。 13、钢筋的冷加工包括和，其中既提高抗拉又提高抗压强度。 14、有明显屈服点的钢筋采用强度作为钢筋强度的标准值。 15、钢筋的屈强比是指，反映。二、判断题： 1、规范中，混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。（） 2、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。（） 3、采用边长为100mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为 0.95。（） 4、采用边长为200mm 的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为 1.05。（） 5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值的依据是条件屈服强度。（） 6、对任何类型钢筋，其抗压强度设计值y y f f '=。（）

钢筋和混凝土的力学性能.

《混凝土结构设计原理》习题集第1章钢筋和混凝土的力学性能一、判断题 1~5错；对；对；错；对； 6~13错；对；对；错；对；对;对；对；二、单选题 1~5 DABCC 6~10 BDA AC 11~14 BCAA 三、填空题 1、答案：长期时间 2、答案：摩擦力机械咬合作用 3、答案：横向变形的约束条件加荷速度 4、答案：越低较差 5、答案：抗压变形四、简答题 1．答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。软钢的应力应变曲线如图2-1所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度y f 作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是钢筋极限强度u f ，一般用作钢筋的实际破坏强度。图2-1 软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。钢筋应力达到比例极限点之前，应力应变按直线变化，钢筋具有明显的弹性性质，超过比例极限点以后，钢筋表现出越来越明显的塑性性质，但应力应变均持续增长，应力应变曲线上没有明显的屈服点。到达极限抗拉强度b 点后，同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段，至钢筋被拉断。

设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝，条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢筋，则为0.9倍。为了简化运算，《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb ，其中σb 为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线 2．答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。热轧钢筋分为热轧光面钢筋HPB235、热轧带肋钢筋HRB335、HRB400、余热处理钢筋RRB400（K 20MnSi ，符号，Ⅲ级）。热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。 3．答：钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按下列规定采用：（1）普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋；（2）预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。 4．答：混凝土标准立方体的抗压强度，我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）规定：边长为150mm 的标准立方体试件在标准条件（温度20±3℃，相对温度≥90%）下养护28天后，以标准试验方法(中心加载，加载速度为0.3～1.0N/mm 2/s)，试件上、下表面不涂润滑剂，连续加载直至试件破坏，测得混凝土抗压强度为混凝土标准立方体的抗压强度f ck ，单位N/mm 2。 A F f ck f ck ——混凝土立方体试件抗压强度； F ——试件破坏荷载； A ——试件承压面积。 5. 答：我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）采用150mm×150mm×300mm 棱

钢筋力学性能检测报告

00000000000R 有效期限至：2016-04-05 xxx建设工程质量安全监督站钢筋力学性能检验报告工程名称：/ 报告编号：BRZ11500092 (第2页共2页) 委托单位/ 委托编号15000697-2 委托日期2015-04-27 施工单位/ 钢材种类热轧带肋钢筋检测日期2015-04-28 结构部位/ 牌号HRB400 报告日期2015-04-29 见证单位/ 见证人/ 证书编号/ 检验性质委托检验样品编号公称直径（mm）技术指标要求序号屈服强度 Re(MPa) 极限强度Rm （MPa）伸长率 A(%) 最大力下总伸长率(%) 冷弯实测强度比值重量偏差 (%) 生产厂别炉号出产合格证编号代表数量（t）弯心直径d （mm）弯曲角度 a（）结果Rm/Re Re/Re K 屈服强度 (MPa) 极限强度 (MPa) 伸长率 (%) 最大力下总伸长率(%) 重量偏差（%） BZ11500392 18 ≥ 400 ≥ 540 ≥ 16 ≥ 7.5 ± 5 1 475 600 27.0 / 72.0 180 合格 1.26 1.19 -4 三钢/ / 60 2 470 595 27.0 / 72.0 180 合格 1.27 1.18 BZ11500393 20 ≥ 400 ≥ 540 ≥ 16 ≥ 7.5 ± 5 1 470 600 26.5 / 80.0 180 合格 1.29 1.18 -4 三钢/ / 60 2 475 605 26.0 / 80.0 180 合格 1.27 1.19 BZ11500394 16 ≥ 400 ≥ 540 ≥ 16 ≥ 7.5 ± 5 1 460 595 27.0 / 64.0 180 合格 1.29 1.15 -4 三钢/ / 60 2 465 590 27.5 / 64.0 180 合格 1.27 1.16 检验依据GB1499.2-2007《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB/T228.1-2010《金属材料室温拉伸试验方法》主要仪器设备仪器名称：油压万能材料试验机管理编号：YQ-03 规格型号： WI-100 有效期至：2016-01-14 结论样品编号：BZ11500392 样品编号：BZ11500393 样品编号：BZ11500394 试样依据标准所检验项目符合指标要求试样依据标准所检验项目符合指标要求试样依据标准所检验项目符合指标要求备注声明1、报告未盖检测单位“检测报告专用章”无效。 2、复制报告未重新加盖检测单位“检测报告专用章”无效。 3、对报告若有异议，应及时向检测单位提出。地址地址：xxxxxxxxxxxxxxxxx(xxx建设工程质量安全监督站) 邮编：000000 电话:0000-00000000 传真：0000-00000000 批准：审核：校核：检验：

钢筋和混凝土的力学性能

钢筋和混凝土的力学性能问答题参考答案 1．软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作为依据？答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。软钢的应力应变曲线如图2-1所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增 f作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度 y f，一般用作钢筋的实际破坏强度。钢筋极限强度 u 图2-1 软钢应力应变曲线硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。钢筋应力达到比例极限点之前，应力应变按直线变化，钢筋具有明显的弹性性质，超过比例极限点以后，钢筋表现出越来越明显的塑性性质，但应力应变均持续增长，应力应变曲线上没有明显的屈服点。到达极限抗拉强度b 点后，同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段，至钢筋被拉断。设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝，条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢筋，则为0.9倍。为了简化运算，《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb，其中σb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。

图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线 2．我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。 HPB235（Q235，符号Φ，Ⅰ级）、热轧带肋钢筋HRB335（20MnSi ，符号，Ⅱ级）、热轧带肋钢筋HRB400（20MnSiV 、20MnSiNb 、20MnTi ，符号，Ⅲ级）、余热处理钢筋RRB400（K 20MnSi ，符号，Ⅲ级）。热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。 3．钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？简述冷拉方法？答：钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶，冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。钢筋经冷拉后，屈服强度提高，但塑性降低，这种现象称为冷拉强化。冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有很大关系，温度过高（450℃以上）强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过700℃，钢材会恢复到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉。钢筋经过冷拉和时效硬化以后，能提高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋的塑性（伸长率）有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应同时控制应力和控制应变。 4．什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长率反映了钢筋的什么性质？答：均匀伸长率δgt 为非颈缩断口区域标距的残余应变与恢复的弹性应变组成。 s b gt E l l l 000'σδ+-= 0l ——不包含颈缩区拉伸前的测量标距；'l ——拉伸断裂后不包含颈缩区的测量标距；0b σ——实测钢筋拉断强度；s E ——钢筋弹性模量。均匀伸长率δgt 比延伸率更真实反映了钢筋在拉断前的平均（非局部区域）伸长率，客观反映钢筋的变形能力，是比较科学的指标。 5．什么是钢筋的包兴格效应？答：钢筋混凝土结构或构件在反复荷载作用下，钢筋的力学性能与单向受拉或受压时的力学性能不同。1887年德国人包兴格对钢材进行拉压试验时发现的，所以将这种当受拉（或受压）超过弹性极限而产生塑性变形后，其反向受压（或受拉）的弹性极限将显著降低的软化现象，称为包兴格效应。 6．在钢筋混凝土结构中，宜采用哪些钢筋？答：钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按下列规定采用：（1）普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋；（2）预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。 7．试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求。答：（1）对钢筋强度方面的要求普通钢筋是钢筋混凝土结构中和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋，主要是

力学性能指标

力学性能指标：拉伸强度、断裂伸长率、硬度、弹性模量、冲击强度。影响力学性能的因素：温度、拉伸速度、环境介质、压力等。弹性变形特点:可逆变形虎克定律弹性变形量很小，一般不超过0.5%-1% 材料的弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大共价键的弹性模量最高. 弹性比功：又称弹性比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象。循环韧性的意义:循环韧性越高，机件依靠自身的消振能力越好，所以高循环韧性对于降机器的噪声，抑制高速机械的振动，防止共振导致疲劳断裂意义重大金属材料常见的塑性变形方式滑移和孪生金属应变硬化机理与高分子应变硬化机理的区别:金属机理：位错的增殖与交互作用导致的阻碍高分子机理：发生应变诱导结晶、分子链接近最大伸长韧性断裂：金属断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断消耗能量。脆性断裂：突然发生断裂，基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因此危害性很大。 α值越大，表示应力状态越“软”，金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。α值越小，表示应力状态越“硬”，金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。拉伸时塑性很好的材料，在压缩时只发生压缩变形而不断裂。硬度：布氏、洛氏、维氏缺口效应：缺口根部产生应力集中，同时缺口截面上的应力分布发生改变。断裂韧性：由于裂纹破坏了材料的均匀连续性，改变了材料内部应力状态和应力分布，所以机件的结构性能就不再相似于无裂纹的试样性能，传统的力学强度理论就不再适用。断裂力学就是在这种背景下发展起来的一门新型断裂强度科学，是在承认机件存在宏观裂纹的前提下，建立了裂纹扩展的各种新的力学参量，并提出了含裂纹体的断裂判据和材料断裂韧度。分析裂纹体断裂问题的方法：应力应变分析方法：考虑裂纹尖端附近的应力场强度，得到相应的断裂K判据。(2) 能量分析方法：考虑裂纹扩展时系统能量的变化，建立能量转化平衡方程，得到相应的断裂G判 KI和KIC的区别：应力场强度因子KI增大到临界值KIC时，材料发生断裂，这个临界值KIC称为断裂韧度。KI是力学参量，与载荷、试样尺寸有关，而和材料本身无关。KIC是力学性能指标，只与材料组织结构、成分有关，与试样尺寸和载荷无关。根据KI和KIC的相对大小，可以建立裂纹失稳扩展脆断的断裂K判据，由于平面应变断裂最危险，通常以KIC为标准建立：应力腐蚀现象：在应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆性断裂现象。应力腐蚀产生的条件：(1)必须有应力，特别是拉应力的作用, 远低于材料的屈服强度，是脆性断裂；(2)对一定成分的合金，只有在特定介质中才发生应力腐蚀断裂；(3)应力腐蚀断裂速度约为10-8-10-6 m／s数量级的范围内，远大于没有应力时的腐蚀速度，又远小于单纯力学因素引起的断裂速度。机理：当应力腐蚀敏感的材料置于腐蚀介质中，首先在金属的表面形成一层保护膜，它阻止了腐蚀进行，即所谓“钝化”。由于拉应力和保护膜增厚带来的附加应力使局部地区的保护膜破裂，破裂处金属直接暴露在介质中，成为微电池的阳极，产生阳极溶解。阳极小阴极大，所以溶解速度很快，腐蚀到一定程度又形成新的保护膜，但在拉应力的作用下又可能重新破坏，发生新的阳极溶解。这种保护膜反复形成反复破裂的过程，就会使某些局部地区腐蚀加

钢材力学性能实用实用标准一览表

不小于 HRB335 6~25 28~50 335 490 16 HRB400 6~25 28~50 400 570 14 HRB500 6~25 28~50 500 630 12 2、弯曲性能（按下表规定的弯心直径弯曲180°后，钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹）牌号公称直径mm 弯曲试验弯心直径 HRB335 6~25 28~50 3a 4a HRB400 6~25 28~50 4a 5a HRB500 6~25 28~50 5a 7a 二、钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013-91 表面形状钢筋级别强度等级代号公称直径mm 屈服点σsMpa 抗拉强度σbMpa 伸长率δs% 冷弯d弯心直径a公称直径不小于光圆ΙR235 8~20 235 370 25 180°d=a 三、低碳钢热轧圆盘条GB/T701-1997 牌号屈服点σsMpa 抗拉强度σbMpa 伸长率δs% 冷弯180°d弯心直径a公称直径不小于 Q215 215 375 27 d=0 Q235 235 410 23 d=0.5a 四、冷轧扭钢筋JG3046-1999 表一轧扁厚度、节距

钢筋的力学性能

．钢筋的应力—应变曲线和力学性能指标钢筋混凝土及预应力混凝土结构中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋(一般称为软钢)和无明显屈服点的钢筋(一般称为硬钢)。有明显屈服点的钢筋的应力-应变曲线如图11-30所示。图中，a点以前应力与应变按比例增加，其关系符合虎克定律，这时如卸去荷载，应变将恢复到0，即无残余变形，a点对应的应力称为比例极限；过ad 点后，应变较应力增长为快；到达b点后，应变急剧增加，而应力基本上不变，应力—应变曲线呈现水平段cd，钢筋产生相当大的塑性变形，此阶段称为屈服阶段。b、c两点分别称为上屈服点和下屈服点。由于上屈服点b为开始进入屈服阶段的应力，呈不稳定状态，而下屈服点c比较稳定，因此，将下屈服点c的应力称为“屈服强度”。当钢筋屈服塑流到一定程度，即到达图中的d点，cd段称为屈服台阶，过d点后，应力应变关系又形成上升曲线，但曲线趋平，其最高点为e，de段称为钢筋的“强化阶段”，相应于e点的应力称为钢筋的极限强度，过e点后，钢筋薄弱断面显著缩小，产生“颈缩”现象(图11-31)，此时变形迅速增加，应力随之下降，直至到达f点时，钢筋被拉断。

钢筋的力学性能指标有4个，即屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能 (1)屈服强度如上所述，对于软钢，取下屈服点c的应力作为屈服强度。对无明显屈服点的硬钢，设计上通常取残余应变为0．2％时所对应的应力作为假想的屈服点，称为条件屈服强度，用σ0．2来表示。对钢丝和热处理钢筋的0．2，规范统一取0．8倍极限抗拉强度。 (2)极限抗拉强度对于软钢，取应力-应变曲线中的最高点e为极限抗拉强度；对于硬钢，规范规定，将应力—应变曲线的最高点作为强度标准值的依据。 (3)伸长率伸长率是衡量钢筋塑性性能的一个指称，用δ表示。δ为钢筋试件拉断后的残余应变，其值为：式中 l1——钢筋试件受力前的量测标距长度； 12——试件经拉断并重新拼合后的量测得到的标距长度。应变量测标距按规定有l1=5d(d为试件直径)、10d，和按固定长度100mm三种，相应的伸长率分别为δ5、δ10、δ100，标距越短，平均残余应变越大，因此，一般δ5>δ10>δ100。伸长率大的钢筋塑性性能好，拉断前有明显的预兆；伸长率小的钢筋塑性性能差，其破坏会突然发生，呈脆性特征，具有明显屈服点的钢筋有较大的伸长率，而无明显屈服点的钢筋伸长率很小。 (4)冷弯试验冷弯试验是检验钢筋塑性的另一种方法。伸长率一般不能反映钢筋的脆化倾向，而冷弯性能可间接地反映钢筋的塑性性能和内在质量。冷弯试验的两个主要参数是弯心直径D和冷弯角度α。将要试验的钢筋(直径为d)绕某一规定直径的钢辊轴(直径为D)进行弯曲(图11-33)。冷弯试验合格的标准为在规定的D和α下

第一章机械力学性能习题参考答案

第一章机械力学性能习题参考答案一、填空题 1．材料的力学性能的主要指标有强度、硬度、冲击韧性、塑性等。 2．HBS250～300应改为250～300 HBS ；600～650HBS 应改为600～650HBW 或600～650HV ；5～10HRC 应改为5～10HBS ；HRC70～75应改为 70～75HRA 。 3．σs 表示屈服强度，σ r0.2：表示条件屈服强度，其数值越大，材料抵抗塑性变形的能力越大。 4．材料常用的塑性指标有延伸率和面缩率两种。其中用面缩率表示塑性更接近材料的真实变形。二、是非题 ( F )1．机器中的零件在工作时，材料强度高的不会变形，材料强度低的一定会产生变形； ( F )2．材料的E 越大，其塑性越差； ( F )3．屈服点是表征材料抵抗断裂能力的力学性能指标； ( F )4．所有的金属材料均有明显的屈服现象。三、思考题 1．现测得长、短两根圆形截面标准试样的δ5，和δ10均为25%，其原始直径为d 0=10mm,求两试样拉断后的标距长度是多少?哪一根试样的塑性好?为什么？解：由下列公式可算得：不能判断试样塑性好坏；因为只有当L0 /d0为常数时，塑性值才有可比性。 2．标准规定，15钢的力学性能指标不应低于下列数值，σb ≥372(MPa)，σs ≥225(MPa)，δ5≥27%，ψ≥55%。现将购进的15钢制成d 0=10mm 的圆形截面短试样，经拉伸试验后测得F b =34500N ，F s =21100N ，L 1=65mm ，d l =6mm 。试问，这批15钢的力学性能是否合格? 解：由屈服强度和抗拉强度公式得 100100%l l l δ-=?()1100025%1010125mm d d L =?+=()150025%5562.5mm d d L =?+=()221100268.79103.142S MPa σ==?()234500439.49103.142b MPa σ==?56550100%30%50δ-=?=222 106100%64%10ψ-=?=

钢筋的种类及其力学性能

钢筋的种类及其力学性能 (三)钢筋的种类及其力学性能 1．钢筋的品种和级别在钢筋混凝土中，采用的钢材型式有两大类：一类是劲性钢筋，由型钢(如角钢、槽钢、工字钢等)组成。在钢筋混凝土构件中置人型钢的称为劲性钢筋混凝土，通常在荷重大的构件中才采用。另一类是柔性钢筋，即通常所指的钢筋。柔性钢筋又包括钢筋和钢丝两类。钢筋按外形分为光圆钢筋和变形钢筋两种。钢筋的品种很多，可分为碳素钢和普通低合金钢。碳素钢按其含碳量的多少，分为低碳钢(含碳<0.25％)，中碳钢(含碳0．25％—0．6％)和高碳钢(含碳0．6％-1．4％)。低碳钢强度低但塑性好，称为软钢；高碳钢强度高但塑性、可焊性差，称为硬钢。普通低合金钢，除了含有碳素钢的元素外，又加入了少量的合金元素，如锰、硅、矾、钛等，大部分低合金钢属于软钢。建筑工程中，常用的钢筋按加工艺的不同分为：热轧钢筋、冷拉钢筋。冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、钢绞线等。对热轧钢筋，按其强度分为HPB235、HRB335、HRB400、RRB400四种。钢筋级别越大强度越高，但塑性越低。HPB235钢为普通碳素钢筋，HBB335、HRB400、RRB400级钢筋均为普通低合金钢。 2．钢筋的应力，应变曲线和力学性能指标钢筋混凝土及预应力混凝土结构中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋(一般称为软钢)和无明显屈服点的钢筋(一般称为硬钢)。钢筋的力学性能指标有4个，即屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能。 (1)屈服强度对于软钢，取下屈服点的应力作为屈服强度。对无明显屈服点的硬钢，设计上通常取残余应变为0.2％时所对应的应力作为假想的屈服点，称为条件屈服强度，用σ0．2来表示。对钢丝和热处理钢筋的σ0．2，规范统一取0.8倍极限抗拉强度。 (2)极限抗拉强度对于软钢，取应力-应变曲线中的最高点为极限抗拉强度；对于硬钢，规范规定，将应力-应变曲线的最高点作为强度标准值的依据。 (3)伸长率伸长率是衡量钢筋塑性性能的一个指称，用δ表示。δ为钢筋试件拉断后的残余应变，其值为：式中 l1——钢筋试件受力前的量测标距长度； 12--试件经拉断并重新拼合后的量测得到的标距长度。应变量测标距按规定有l1=5d(d为试件直径)、l0d，和按固定长度l00mm三种，相应的伸长率分别为δ5、δ10、δ100，标距越短，平均残余应变越大，因此，一般δ5>δ10>δ100。伸长率大的钢筋塑性性能好，拉断前有明显的预兆；伸长率小的钢筋塑性性能差，其破坏会突然发生，呈脆性特征，具有明显屈服点的钢筋有较大的伸长率，而无明显屈服点的钢筋伸长率很小。 (4)冷弯试验冷弯试验是检验钢筋塑性的另一种方法。伸长率一般不能反映钢筋的脆化倾向，而冷弯性能可间接地反映钢筋的塑性性能和内在质量。冷弯试验的两个主要参数是弯心直径D和冷弯角度a。将要试验的钢筋(直径为d)绕某一规定直径的钢辊轴(直径为D)进行弯曲。冷弯试验合格的标准为在规定的D和a下冷弯后的钢筋无裂纹、鳞落或断裂现象。上述钢筋的4项指标中，对有明显屈服点的钢筋均须进行测定，对无明显屈服点的钢筋则只测定后3项。 3．钢筋强度的标准值和设计值

钢材力学性能标准一览表

钢材力学性能指标汇总表钢筋的公称横截面积与公称重量公称直径，mm 公称横截面积mm 2 公称重量，Kg/m 6.5 33.18 8 50.27 0.395 10 78.54 0.617 12 113.1 0.888 14 153.9 1.21 16 201.1 1.58 18 254.5 2.00 20 314.2 2.47 22 380.1 2.98 25 490.9 3.85 28 615.8 4.83 32 804.2 6.31 36 1018 7.99 40 1257 9.87 50 1964 15.42 注：表中公称重按密度为7.85g/cm3计算。一、钢筋混凝土用热轧带肋钢精GB1499-1998 1、力学性能牌号公称直径mm 屈服点σsMpa 抗拉强度σbMpa 伸长率δs% 不小于 HRB335 6~25 28~50 335 490 16 HRB400 6~25 28~50 400 570 14 HRB500 6~25 28~50 500 630 12 2、弯曲性能（按下表规定的弯心直径弯曲180°后，钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹）牌号公称直径mm 弯曲试验弯心直径 HRB335 6~25 28~50 3a 4a HRB400 6~25 28~50 4a 5a HRB500 6~25 28~50 5a 7a 二、钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013-91 表面形状钢筋级别强度等级代号公称直径mm 屈服点σsMpa 抗拉强度σbMpa 伸长率δs% 冷弯d弯心直径a公称直径不小于光圆Ι R235 8~20 235 370 25 180°d=a 三、低碳钢热轧圆盘条GB/T701-1997 牌号屈服点σsMpa 抗拉强度σbMpa 伸长率δs% 冷弯180°d弯心直径a公称直径不小于 Q215 215 375 27 d=0 Q235 235 410 23 d=0.5a 四、冷轧扭钢筋JG3046-1999 表一轧扁厚度、节距

常用钢筋原材主要力学性能换算表

常用钢筋原材主要力学性能换算表牌号HRB335 屈服强度≥335MPa 极限强度≥455 MPa 断后伸长率≥17% 公称直径(mm) 公称横截面面积(mm2) 公称重量 (kg/m) 加荷速率（kN/s）标距（mm）弯芯屈服荷载（kN）极限荷载（kN）最小最大加荷中值 6 28.2 7 0.222 0.17 1.70 0.93 30 D=3a 9.5 12.9 8 50.27 0.395 0.30 3.02 1.66 40 D=3a 16.8 22. 9 10 78.54 0.617 0.47 4.71 2.59 50 D=3a 26.3 35.7 12 113.1 0.888 0.68 6.79 3.73 60 D=3a 37.9 51.5 14 153.9 1.21 0.92 9.24 5.08 70 D=3a 51.6 70.0 16 201.1 1.58 1.21 12.0 6 6.64 80 D=3a 67.4 91.5 18 254.5 2.00 1.53 15.2 7 8.40 90 D=3a 85.3 115.8 20 314.2 2.47 1.88 18.8 5 10.37 100 D=3a 105.3 143.0 22 380.1 2.98 2.28 22.8 1 12.54 110 D=3a 127.3 172.9 25 490.9 3.85 2.95 29.4 5 16.20 125 D=3a 164.5 223.4 28 615.8 4.83 3.69 36.920.32 140 D=4a 206.3 280.2 32 804.2 6.31 4.83 48.2 5 26.54 160 D=4a 269.4 365.9 36 1018 7.99 6.11 61.0 7 33.59 180 D=4a 341.0 463.2 40 1257 9.87 7.54 75.4 0 41.47 200 D=4a 421.1 571.9 50 1964 15.42 11.7117.864.81 250 D=5a 657.9 893.6 牌号HPB235 屈服强度≥235MPa 极限强度≥370MPa 断后伸长率≥25% 公称直径(mm)公称横截面面积(mm2) 公称重量 (kg/m) 加荷速率标距（mm）弯芯屈服荷载（kN）极限荷载（kN）最小最大加荷中值 6 28.2 7 0.222 0.17 1.70 0.93 30 D=a 6.6 10.5 6.5 33.1 8 0.260 0.20 1.9 9 1.10 30 D=a 7.8 12.3 8 50.27 0.395 0.30 3.02 1.66 40 D=a 11.8 18.6 10 78.54 0.617 0.47 4.71 2.59 50 D=a 18.5 29.1 12 113.1 0.888 0.68 6.79 3.73 60 D=a 26.6 41.8 14 153.9 1.21 0.92 9.24 5.08 70 D=a 36.2 56.9 16 201.1 1.58 1.21 12.0 6 6.64 80 D=a 47.3 74.4 18 254.5 2.00 1.53 15.2 7 8.40 90 D=a 59.8 94.2 20 314.2 2.47 1.88 18.8 5 10.37 100 D=a 73.8 116.3 22 380.1 2.98 2.28 22.8 1 12.54 110 D=a 89.3 140.6 标准: GB1499.1---2008《钢筋混凝土用钢第1部分热轧光圆钢筋》 GB1499.2---2007《钢筋混凝土用钢第2部分热轧带肋钢筋》检验：GB／T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》 GB /T 232-2010 《金属材料弯曲试验方法》

衡量金属材料力学性能的指标名称符基本单位及其含义说明

指标法定计量单位计算公式试验仪器含义说明名称符号名称单位弹性弹性是指金属在外力作用下产生变形，当外力取消后又恢复到原来的形状和大小的一种特性弹性指标正弹性模量 E 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 σ──应力 ε──应变 P ──垂直应力（N ） l 0──试样原长（mm ） F 0──试样原来的横截面积（mm 2） Δl ──绝对伸长量（mm ）拉伸试验机或万能材料试验机金属在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时（符合虎克定律），这个比例系数就称为弹性模数或弹性模量。根据应力，应变的性质通常又分为：正弹性模数（E ）和剪切弹性模数（G ），弹性模数的大小，相当于引起物体单位变形时所需应力之大小，所以，它在工程技术上是衡量材料刚度的指标，弹性模数愈大，刚度也愈大，亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形愈小切变弹性模量 G 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 ──切应力 ──相应的扭转滑移 M ──扭转力矩 l 0──试样计算长度（mm ） ──计算长度l 0两端的扭转角度（经度） ──扭转时试样截面相对于轴线的极惯性矩（对圆截面）（mm 4）扭转试验机或万能材料试验机比例极限 σp 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 ──比例极限载荷（N ） F ──试样横截面积（mm 2）拉伸试验机或万能材料试验机指伸长与负荷成正比地增加，保持直线关系，当开始偏离直线时的应力称比例极限，但此位置很难精确测定，通常把能引起材料试样产生残余变形量为试样原长的0.001％或0.003％、0.005％、0.02％时的应力，规定为比例极限弹性极限 σe 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 ──弹性极限载荷（N ） F ──试样横截面积（mm 2）拉伸试验机或万能材料试验机这是表示金属最大弹性的指标，即在弹性变形阶段，试样不产生塑性变形时所能承受的最大应力，它和σp 一样也很难精确测定，一般多不进行测定，而以规定的σp 数值代替之强度强度指金属在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力强度极限 σ 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 ──最大载荷（N ） F ──试样横截面积（mm 2）指金属受外力作用，在断裂前，单位面积上所能承受的最大载荷抗拉强度 σb 兆帕〔斯卡〕 MPa 式中 ──最大拉力（N ） F ──试样横截面积（mm 2）拉伸试验机或万能材料试验机指外力是拉力时的强度极限，它时衡量金属材料强度的主要性能指标

金属材料机械性能的指标及意义

金属材料机械性能的指标及意义材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括：强度、硬度、塑性和韧性等。（1）强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力。强度指标是设计中决定许用应力的重要依据，常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2（国外用Re表示）和抗拉强度σb（国外用Rm表示），高温下工作时，还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD。（2）塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力。塑性指标包括：伸长率δ，即试样拉断后的相对伸长量；断面收缩率ψ，即试样拉断后，拉断处横截面积的相对缩小量；冷弯（角）α，即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度。（3）韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力。韧性常用冲击功Ａk和冲击韧性值αk表示。Αk值或αk 值除反映材料的抗冲击性能外，还对材料的一些缺陷很敏感，能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化。而且Ａk对材料的脆性转化情况十分敏感，低温冲击试验能检验钢的冷脆性。表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ，它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力。（4）硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）、维氏硬度（HV），其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而肖氏硬度（HS）则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。在断裂力学基础上建立起来的材料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能称为断裂韧性。（Kic,Gic）常用的35CrMo在850℃油淬，550℃回火后，机械性能如下： σb≥980MPa；σs≥835 MPa；δ5≥12%；ψ≥45%；AK≥63J；而高级优质的35CrMoA的性能应该更加优良稳定。

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锈坑应力集中对钢筋力学性能的影响

第二节 钢筋的主要力学性能

钢筋力学性能检测作业指导(可编辑修改word版)

钢筋力学性能检测试题答案

钢筋混凝土材料的力学性能 复习题

钢筋和混凝土的力学性能.

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力学性能指标

钢材力学性能实用实用标准一览表

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钢筋的种类及其力学性能

钢材力学性能标准一览表

常用钢筋原材主要力学性能换算表

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钢筋混凝土材料的力学性能复习题

第一章机械力学性能习题参考答案

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