2023-03-03熱點塑性破壞和脆性破壞對結構安全有什么影響
大家好,本文將圍繞塑性破壞和脆性破壞對結構安全有什么影響展開說明,鋼材的塑性破壞和脆性破壞的區別是一個很多人都想弄明白的事情,想搞清楚塑性破壞和脆性破壞各有什么特征需要先了解以下幾個事情。
鋼材受力的五個階段:
1.先是彈性階段,然后到達屈服點,
2.進入屈服階段,這個階段特點是鋼材的應力不增加,但是應變增大。
3.強度不變然后應變增大到一定地步時,進入強化階段,這個階段鋼材強度顯著提升,但是應變也增大。
4.最后到達強化的頂點時,進入頸縮階段,這個階段強度下降,應變增加。
5.彈性快到頭了的時間點就是屈服點進入屈服階段。
一般分為這兩種:
1. 塑性破壞(也稱為延性破壞)。
破壞前有很大的塑性變形和“縮頸”現象,破壞的斷口常為杯形(有與受力方向成45°和垂直的兩部分組成),45°斷面呈纖維狀,破壞前有明顯預兆。
2. 脆性破壞
沒有塑性變形或只有很小塑性變形即發生的破壞,斷口平直,斷面呈晶粒狀。由于變形極小易造成突然破壞。
金屬都有其一定塑性,這里塑性破壞指的是金屬受外力作用,產生變形,未斷裂;脆性破壞指的是金屬受到瞬時外力造成斷裂的情形。
鋼材具有兩種性質完全不同的破壞形式,即塑性破壞和脆性破壞。
塑性破壞是由于變形過大,超過了材料或構件可能的變形能力而產生的,僅在構。
件的應力達到了鋼材的抗拉強度 后才發生。塑性破壞前,總有較大的塑性變形。
發生,且變形持續的時間較長,很容易及時發現而采取措施予以補救,不致引起嚴重后果。
脆性破壞前塑性變形很小,甚至沒有塑性變形,計算應力可能小于鋼材的屈服點,
斷裂從應力集中處開始。由于脆性破壞前沒有明顯的預兆,無法及時覺察和采取。
補救措施,而且個別構件的斷裂常引起整個結構塌毀。在設計、施工和使用鋼結構時,要特別注意防止出現脆性破壞。
1、結構的塑性破壞:隨著荷載的不斷增加,結構構件截面上的內力達到截面的極限承載力時,結構將形成機構,喪失承載能力而破壞。由于結構鋼材的延性性能好,在超靜定結構中,一個截面形成塑性鉸并不標志結構喪失承載能力,可以利用其延性特征,即內力塑性重分布,這樣結構在破壞時會出現明顯變形,容易被察覺和采取措施防止破壞。
2、結構的疲勞破壞:鋼結構和鋼構件在連續反復荷載作用下會發生疲勞破壞,主要分為裂紋的擴展和最后斷裂兩個階段。裂紋的擴展是十分緩慢的,而斷裂是裂紋擴展到一定尺寸時瞬間完成的。在裂紋擴展部分,斷口因經反復荷載頻繁作用的磨合,表面光滑,而瞬間斷裂的裂口部分比較粗糙并呈顆粒狀,具有脆性斷裂的特征。
3、結構的脆性斷裂破壞:結構的脆性斷裂破壞前通常結構沒有明顯征兆,如異樣和明顯的變形等,脆性斷裂破壞時,荷載可能很小,甚至沒有外荷載作用。脆性斷裂一般突然發生,瞬間破壞,來不及補救,結構破壞的危險性大。
4、結構的整體失穩破壞:結構整體失穩破壞是結構所承受的外荷載尚未達到按強度計算達到的結構強度破壞荷載時,結構已不能承載并產生較大的變形,整個結構偏離原來的平衡位置而碾壞。鋼構件的整體失穩因截面形式的不同和受力狀態的不同可以有各種形式。
5、結構的局部失穩破壞:結構和構件局部失穩是指結構和構件在保持整體穩定的條件下,結構中的局部構件或構件中的板件在外荷載的作用下而失去穩定。這些局部構件在結構中可以是受壓的柱和受彎的梁;在構件中可以是受壓的翼緣板和受壓的腹板。當發生局部失穩時,一般整個結構或構件并不會完全喪失承載能力,具有屈曲后強度。
鋼結構材料的破壞特點:
鋼結構設計的目的是滿足各種功能要求,應做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量。這些要求都必須在鋼結構不發生破壞的情況下才能做到。因此設計者只有對鋼結構可能發生的各種破壞形式有十分清楚的了解,才能采取有效的措施來防止任一種破壞形式的發生。
鋼結構的破壞主要是由材料破壞和結構本身的失穩破壞引起。材料破壞引起的主要有結構的塑性破壞、脆性斷裂破壞和疲勞破壞。失穩破壞主要有結構的整體失穩和局部失穩破壞。
鋼材的破壞形式分為塑性破壞與脆性破壞兩類。
塑性破壞的特征是:鋼材在斷裂破壞時產生很大的塑性變形,又稱為延性破壞,其斷口呈纖維狀,色發暗,有時能看到滑移的痕跡。鋼材的塑性破壞可通過采用一種標準圓棒試件進行拉伸破壞試驗加以驗證。鋼材在發生塑性破壞時變形特征明顯,很容易被發現并及時采取補救措施,因而不致引起嚴重后果。而且適度的塑性變形能起到調整結構內力分布的作用,使原先結構應力不均勻的部分趨于均勻,從而提高結構的承載能力。
脆性破壞的特征是:鋼材在斷裂破壞時沒有明顯的變形征兆,其斷口平齊,呈有光澤的晶粒狀。鋼材的脆性破壞可通過采用一種比標準圓棒試件更粗,并在其中部位置車有小凹槽(凹槽處的凈截面積與標準圓棒相同)的試件進行拉伸破壞試驗加以驗證。由于脆性破壞具有突然性,無法預測,故比塑性破壞要危險得多,在鋼結構工程設計、施工與安裝中應采取適當措施盡力避免。
鋼材根據碳以及錳、硅、鉻、鈦等化學元素的比例不同,其內部結構和抗破環能力都是不同的,具體可以參考一些生活常識,像鋼鐵大橋的設計,就需要用到高強度和耐磨的鋼材,比如EVERHARD-C500、EVERHARD-SP等。
土體和巖體在外力作用下,出現明顯塑性變形后的破壞稱為塑性破壞!
材料的破壞分塑性破壞和脆性破壞兩種。
塑性破壞:加載后有較大變形,因此破壞前有預兆,斷裂時斷口呈纖維狀,色澤發暗。
脆性破壞:加載后,無明顯變形,因此破壞前無預兆,斷裂時斷口平齊,呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險性大。
塑性破壞的特點是事先有明顯的變形和裂縫預兆,可以及時采取措施予以補救,危險性相對于脆性破壞稍小,屬于這類性質裂縫有:受拉構件正截面裂縫,受彎構件的大偏心受壓構件,正截面受拉區裂縫等,此種裂縫是否影響結構的安全,應根據裂縫的位置、長度、寬度、深度以及發展情況定,如果裂縫已趨于穩定,且最大裂縫未超出規范規定的允許值,則屬于允許出現的裂縫,可不必加固。
脆性破壞和延性破壞分別指的是:
1、脆性破壞:
脆性破壞指材料受力后無顯著變形而突然發生的破壞。巖石和混凝土在受拉破壞時往往屬于脆性破壞,在側限壓力較小的壓縮試驗時一般也屬脆性破壞。破壞的新裂面較粗糙,延伸率和斷面收縮部均較小。
2、延性破壞:
延性破壞,就是材料經受了過高的應力,超過了它的屈服極限或強度極限,因而產生較大的塑性變形,最后導致斷裂。
應對延性破壞的辦法:
必須保證承壓元件在任何情況下,器壁上的應力都低于器壁材料的屈服極限。必須做到對承壓部件應按規定進行設計,使其具有足夠的壁厚,未經正式設計而制造的鍋爐、壓力容器,禁止投入運行。按照規定裝設性能和規格都符合要求的安全泄壓裝置,并保持其處于靈敏可靠的狀態。
以上內容參考?百度百科—脆性破壞、百度百科—延性破壞。
一、鋼筋混凝土梁正截面破壞主要有以下形式:。
(1)適筋破壞:該梁具有正常配筋率,受拉鋼筋首先屈服,隨著受拉鋼筋塑性變形的發展,受壓混凝土邊緣纖維達到極限壓應變,混凝土壓碎.此種破壞形式在破壞前有明顯征兆,破壞前裂縫和變形急劇發展,故也稱為延性破壞.。
(2)超筋破壞:當構件受拉區配筋量很高時,則破壞時受拉鋼筋不會屈服,破壞是因混凝土受壓邊緣達到極限壓應變、混凝土被壓碎而引起的。發生這種破壞時,受拉區混凝土裂縫不明顯,破壞前無明顯預兆,是一種脆性破壞。由于超筋梁的破壞屬于脆性破壞,破壞前無警告,并且受拉鋼筋的強度未被充分利用而不經濟,故不應采用。
(3)少筋破壞:當梁的受拉區配筋量很小時,其抗彎能力及破壞特征與不配筋的素混凝土類似,受拉區混凝土一旦開裂,則裂縫區的鋼筋拉應力迅速達到屈服強度并進入強化段,甚至鋼筋被拉斷。受拉區混凝土裂縫很寬、構建擾度很大,而受壓混凝土并未達到極限壓應變。這種破壞是“一裂即壞”型,破壞彎矩往往低于構件開裂時的彎矩,屬于脆性破壞,故不允許設計少筋梁。
二、鋼筋混凝土結構斜截面主要破壞形態:
(1)斜拉破壞:當剪跨比較大且箍筋配置較少、間距太大時,斜裂縫一旦出現,該裂縫往往成為臨界斜裂縫,迅速向集中荷載作用點延伸,將梁沿斜截面劈裂成兩部分而導致梁的破壞。破壞前梁的變形很小,且往往只有一條斜裂縫,破壞具有明顯的脆性。
(2)剪壓破壞:當剪跨比適中或箍筋量適量、箍筋間距不太大時,發生得破壞稱為剪壓破壞。剪壓破壞有一定預兆。
(3)斜壓破壞:這種破壞發生在剪跨比很小或腹板寬度很窄的T形梁或I形梁上。發生這種破壞時破壞荷載很高,但變形很小,箍筋不會屈服,屬于脆性破壞。