【昆明钢材】钢材的力学性能指标

钢材的力学性能指标如下，昆明钢材网小编进行简单概述：

钢材的力学性能通过采用标准试件在常温（10～35℃）、静载（满足静力加载的加载速度）下进行一次单向均匀拉伸标准试验所得到的钢材应力-应变关系曲线来表述。该试验的试件及方法需按标准试验执行。常温下施加荷载前的标准试样横截面直径为d0，试样标距（原始标距）L0取值为5d0或10d0。试验结果应力-应变关系曲线上具有代表性的强度指标描述了钢材的力学性能，包括材料的比例极限fp（A点应力）、弹性极限fe（B点应力）、屈服点fy（C点应力）、与抗拉强度fu（E点应力）。

各受力阶段的特征叙述如下：

（1）弹性阶段（OAB段）

当钢材应力在比例极限fp以内时，应力与应变呈直线比例关系，直线斜率E=dσ/dε称为钢材的弹性模量，E=2.06×105N/mm2，完全符合胡克定律，该阶段钢结构的计算完全适用迭加原理。钢材的弹性极限fe与比例极限fp很接近，在弹性极限fe以内的线段（即OAB段）近似视为弹性阶段，卸载后变形可完全恢复。

（2）弹塑性阶段（BC段）

应力超过比例极限fp后，σ-ε曲线不再保持直线关系，各点的应力与应变比值为变量，应变发展加快，由弹性阶段进入弹塑性阶段。该阶段很短，表现出钢材的非弹性性质。B点为屈服上限，C点为屈服下限（屈服点）。普通低碳钢和低合金钢，应力达到屈服点fy后应力不再增加，而应变却急剧增长，形成水平线段即屈服台阶（流幅），称为塑性流动阶段。应力超过弹性极限后，试件除弹性变形外还有塑性变形，后者在卸载后留存，称为残余变形或永久变形。对低碳钢和低合金钢fy对应的应变ε约为0.15%，对于高碳钢（即没有明显屈服台阶的钢材）可取卸荷后残余应变ε=0.2%所对应的应力作为其屈服点fy。在钢结构设计时，一般将fy作为承载能力极限状态计算的限值，即钢材强度的标准值fk，并依此确定钢材的强度设计值f。

（3）塑性阶段（CD段，也称屈服阶段）

当应力σ达到屈服点fy后，钢材暂时不能承受更大的荷载，且伴随产生很大的变形（塑性流动），通常残余应变ε达到0.15%～2.5%时钢材屈服。该段σ基本保持不变（水平）, ε急剧增大，称为屈服台阶或流幅，此时变形模量E=0。流幅越大，说明钢材的塑性越好。屈服点和流幅是钢材很重要的两个力学指标，前者是表示钢材强度的指标，而后者则表示钢材塑性变形的能力。

因此，钢结构设计时常将fy作为强度极限承载力的标准。并将应力σ达到fy之前的材料视为完全弹性体，达到fy之后的材料视为完全塑性体，从而将钢材视为理想的弹塑性体。

（4）强化阶段（DE段）

随着塑性持续发展，钢材内部组织得到调整，强度逐渐提高，应变值ε达到20%甚至更大，所对应的应力达到最大值，即钢材的抗拉强度fu。

（5）颈缩破坏阶段（EF段）

应力一旦达到抗拉强度fu，试件局部开始出现横向收缩，即颈缩，随后变形剧增，荷载下降，直至断裂。fu是钢材破坏前能够承受的最大应力，但此时钢材的塑性变形非常大，设计时仅作为钢材的强度储备考虑，常用fy/fu（屈强比）表征钢材强度储备大小，屈强比越大越可靠，通常需要屈强比fy/fu不小于0.6，抗震设计时要求屈强比fy/fu达到0.85。

综上所述，屈服点fy与抗拉强度fu是反映钢材的两个重要强度指标。

钢材在单向受压（粗而短的试件）时，受力性能基本上与单向受拉时相同。受剪时的情况也类似，但屈服点τy及抗剪强度τu均较受拉时低，剪切应变模量G也低于弹性模量E。

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