鋼(gāng)材有兩種性質的破壞形(xíng)式:塑性破壞和脆性破壞。鋼材本身具有較好的塑性(xìng)和衝擊韌性,在一般情(qíng)況(kuàng)下多為塑性破壞,但在一定的條件下,還是會發(fā)生脆性破壞。
塑性破壞是由於在外荷載的作用下,鋼(gāng)材先發生(shēng)彈性變形,當荷載持(chí)續(xù)增加,直至構件的應力達到鋼材抗拉強度(dù)之後,鋼材發生塑性變形,當塑性變形超過了鋼材的(de)應變能力(lì)時,發生塑性破壞。
塑性破(pò)壞有一個緩慢(màn)的(de)發展過程(chéng):彈性變形一鋼材屈服一塑性(xìng)變形一產生微裂紋(wén)一形成宏觀裂紋一失穩擴展一斷裂。
在構件發生塑性破壞前,構件會產生較(jiào)大的(de)塑性變形,構件內部內力重分布(bù),使結構中原先受力不均勻(yún)的部分受力趨向均勻,緩解了應力集中,一(yī)定程度上提高(gāo)了(le)結構的承載能力,且變形持續(xù)時間較長,裂紋發(fā)展過程緩慢,能很容易及時發現並采取補救措施,不致引起嚴重事故。
脆性破壞是構件在破(pò)壞前無明顯變形或其(qí)他預兆的(de)突發性破壞。在破(pò)壞前構件塑性變形很小,甚至沒有塑性(xìng)變形,構件的計算應力即使小於鋼材的(de)屈(qū)服點,但是斷(duàn)裂多從應力集中處(chù)開始,是突(tū)然發生的,難以察覺。單個(gè)構件的脆性斷裂常常引(yǐn)起整個結構失穩垮塌,危及生命財產,破壞(huài)性很大。
造成(chéng)構件脆(cuì)性破壞的主要因素如下:
①鋼板厚度太大和(hé)鋼材冶煉時,碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過高,晶粒較粗,雜質物含量多等冶金缺陷(xiàn)嚴重。
②構(gòu)件構(gòu)造(zào)不(bú)合理,孔洞、缺口、截麵變(biàn)化急劇等,造成應力集中嚴(yán)重。
③焊接、安裝工藝不合理,焊縫交錯,焊接(jiē)缺陷大(dà),殘餘(yú)變形嚴重。
④在反複荷載的作用下,構件應力即使小於鋼材屈服點,也易因疲勞發生(shēng)脆性斷裂。
⑤結構溫度急劇降低,構件發生低溫脆(cuì)斷。
無論是塑性(xìng)破壞還是脆性破壞,都容易導致結構的(de)局部或整體失(shī)穩而(ér)垮塌,在實際(jì)應用中都會造成一定的(de)損失,因此要(yào)避免破壞的發生。能有效減少塑性、脆性破壞的措施有:
①在選材上盡量選擇各項指標都符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼材,尤其是(shì)強度、伸長率、衝擊韌性和可焊性等指標。
②在構件細部設計上,盡量避免構件(jiàn)截麵尺寸(cùn)急劇變(biàn)化,從而減少應力集中。
③在焊(hàn)接過程中(zhōng),保(bǎo)證焊接質量(liàng),避免焊縫交錯,減(jiǎn)少殘餘應力。
④在結構使用過程中(zhōng)做好檢測(cè),加強養護,避免塑性破(pò)壞,及時察覺脆性破壞(huài)並進行處理。