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钢结构的特点是什么以及钢结构发生脆性断裂破坏的影响因素有哪?

钢结构的特点是什么以及钢结构发生脆性断裂破坏的影响因素有哪些

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2014-02-19

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    从一般情况上讲,脆性破坏的主要特征表现为断裂时伸长量极其微小。如果钢结构的最终破坏是由于其构件的脆性断裂导致的,那么我们称结构发生了脆性破坏。对于脆性破坏的结构,几乎观察不到构件的塑性发展过程,往往没有破坏的预兆,因而脆性破坏的后果经常是灾难性的。
  工程设计的任何领域,无一例外地都要力求避免结构的脆性破坏。  深圳钢结构脆性断裂破坏大致可分为以下几类。 ①过载断裂:由于过载,钢材强度不足而导致的断裂。这种断裂破坏发生的速度通常极高(可高达2 100 m/s),后果极其严重。
  在钢结构中,过载断裂只出现在高强钢丝束、钢绞线和钢丝绳等脆性材料做成的构件。 ②非过载断裂:塑性很好的钢构件在缺陷、低温等因素影响下突然呈脆性断裂。   ③应力腐蚀断裂:在腐蚀性环境中承受静力或准静力荷载作用的结构,在远低于屈服极限的应力状态下发生的断裂破坏称为应力腐蚀断裂。
  它是腐蚀和非过载断裂的综合结果。一般认为,强度越高则对应力腐蚀断裂越敏感。而对于常见碳钢和低合金钢而言,屈服强度大于700 MPa时,才表现出对应力腐蚀断裂的敏感性。   ④疲劳断裂与腐蚀疲劳断裂:在交变荷载作用下,裂纹的失稳扩展导致的断裂破坏称为疲劳断裂;腐蚀性介质的作用,会对构件的疲劳寿命产生更显著的不利影响。
  近年来,由于海洋工程结构的发展,腐蚀疲劳已经成为疲劳研究的一个重要课题。疲劳断裂有高周和低周之分。循环周数在10以上者称为高周疲劳,属于钢结构中常见的情况。  低周疲劳断裂前的周数只有几百或几十次,每次都有较大的非弹性应变。
  典型的低周疲劳破坏往往产生于强烈地震作用下。 ⑤氢脆断裂:氢可以在冶炼和焊接过程中侵人金属,造成材料韧度降低导致断裂。焊条在使用前需要烘干,就是为了防止氢脆断裂。 钢结构脆性破坏在铆接结构时期就已经有所发生,不过为数不多,因而没有引起人们的重视;在焊接逐渐取代铆接的时期,脆性破坏事故增多。
    从1938年发生比利时哈塞尔特的全焊空腹析架桥破坏到1960年止,除船舶外,世界各地至少发生过40起引人注目的大型焊接结构破坏事故。 焊接结构出现脆性破坏事故比铆接结构频繁,其原因如下。
   ①焊缝经常会或多或少存在一些缺陷,如裂纹、欠焊、夹渣和气孔等,这些缺陷往往成为断裂的起源。   ②焊接后钢结构内部存在残余应力。残余应力未必是破坏的主因,但和其他因素结合在一起,可能导致开裂。
   ③焊接钢结构的连接处往往有较大刚性,当出现三条相互垂直的焊缝时,材料的塑性变形就很难发展。给出焊接区应力一应变关系曲线和原材料应力一应变曲线的对比。 ④焊接使结构形成连续的整体,一旦裂缝开展,就有可能一断到底,不像在铆接结构中,裂缝常常在接缝处终止。
     ⑤对选材在防止脆性破坏中的重要性认识不足。 1、网架质量如杆件变形、弯曲或者断裂等 2、焊接不成熟,气泡、微裂不达标准 3、网架挠度过大,超过了设计规定相应设计值的1。
  15倍。
     4、预埋件不符合规范要求,间距、间差超标 5、梁柱端板孔位不对应,大小错位 6、支撑、系杆、隅撑等位置不合理、或加工错误 深圳钢结构脆性破坏事故的不断发生,除了采用焊接外,还有以下原因:结构比过去复杂,有些结构的使用条件恶劣(如海洋结构),有的荷载很大,钢材强度和钢板厚度都有提高和增大的趋势,设计时采用更精细的计算方法并利用材料非弹性性能以降低造价,致使结构的实际安全储备比过去有所降低。

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