鋼材穩定性怎麼描述

⑴ 簡述鋼梁的承載力,剛度和穩定性的要求

鋼結構穩定設計的基本概念
2.1 強度與穩定的區別[2]
強度問題是指結構或者單個構件在穩定平衡狀態下由荷載所引起地最大應力（或內力）是否超過建築材料的極限強度，因此是一個應力問題。極限強度的取值取決於材料的特性，對混凝土等脆性材料，可取它的最大強度，對鋼材則常取它的屈服點。 穩定問題則與強度問題不同，它主要是找出外荷載與結構內部抵抗力間的不穩定平衡狀態，即變形開始急劇增長的狀態，從而設法避免進入該狀態，因此，它是一個變形問題。如軸壓柱，由於失穩，側向撓度使柱中增加數量很大的彎矩，因而柱子的破壞荷載可以遠遠低於它的軸壓強度。顯然，軸壓強度不是柱子破壞的主要原因。
2.2鋼結構失穩的分類[1]
（1）第一類穩定問題或者具有平衡分岔的穩定問題（也叫分支點失穩）。完善直桿軸心受壓時的屈曲和完善平板中面受壓時的屈曲都屬於這一類。
（2）第二類穩定問題或無平衡分岔的穩定問題（也叫極值點失穩）。由建築鋼材做成的偏心受壓構件，在塑性發展到一定程度時喪失穩定的能力，屬於這一類。
（3）躍越失穩是一種不同於以上兩種類型，它既無平衡分岔點，又無極值點，它是在喪失穩定平衡之後跳躍到另一個穩定平衡狀態。區分結構失穩類型的性質十分重要，這樣才有可能正確估量結構的穩定承載力。隨著穩定問題研究的逐步深入，上述分類看起來已經不夠了。設計為軸心受壓的構件，實際上總不免有一點初彎曲，荷載的作用點也難免有偏心。因此，我們要真正掌握這種構件的性能，就必須了解缺陷對它的影響，其他構件也都有個缺陷影響問題。另一方面就是深入對構件屈曲後性能的研究。
2.3鋼結構設計的原則
根據穩定問題在實際設計中的特點提出了以下三項原則並具體闡明了這些原則，以更好地保證鋼結構穩定設計中構件不會喪失穩定。
（1）結構整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩定性要求
目前結構大多數是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結構不致出平面失，需要從結構整體布置來解決，亦即設計必要的支撐構件。這就是說，平面結構構件的出平面穩定計算必須和結構布置相一致。就如上述的1988年加拿大一停車場的屋蓋結構塌落，1985年土耳其某體育場看台屋蓋塌落，這兩次事故都和沒有設置適當的文撐而造成出平面失穩。由平面桁架組成的塔架，基於同樣原因，需要注意桿件的穩定和橫隔設置之間的關系。
2）結構計算簡圖和實用計算方法所依據的簡圖相一致，這對框架結構的穩定計算十分重要[3].
目前任設計單層和多層框架結構時，經常不作框架穩定分折而是代之以框架柱的穩定計算。在採用這種方法時，計算框架柱穩定時用到的柱計算長度系數，自應通過框架整體穩定分析得出，才能使柱穩定計算等效於框架穩定計算。然而，實際框架多種多樣，而設計中為了簡化計算工作，需要設定一些典型條件。GBJl7—88規范對單層或多層框架給出的計算長度系數 採用了五條基本假定，其中包括：「框架中所有柱子是同時喪失穩定的，即各柱同時達到其臨界荷載」。按照這條假定，框架各柱的穩定參數桿件穩定計算的常用方法，往往是依據一定的簡化假設或者典型情況得出的，設計者必須確知所設計的結構符合這些假設時才能正確應用。在實際工程中，框架計算簡圖和實用方法所依據的簡圖不一致的情況還可舉出以下兩種，即附有搖擺拄的框架和橫梁受有較大壓力的框架。這兩種情況若按規范的系數計算，都會導致不安全的後果。所以所用的計算方法與前提假設和具體計算對象應該相一致。
（3）設計結構的細部構造和構件的穩定計算必須相互配合，使二者有一致性。
結構計算和構造設計相符合，一直是結構設計中大家都注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節點連接，應分別賦與它足夠的剛度和柔度，對桁架節點應盡量減少桿件偏心這些都是設計者處理構造細部時經常考慮到的。但是，當涉及穩定性能時，構造上時常有不同於強度的要求或特殊考慮。例如，簡支梁就抗彎強度來說，對不動鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時允許在平面內轉動。然而在處理梁整體穩定時上述要求就不夠了。支座還需能夠阻止梁繞縱軸扭轉，同時允許梁在水平平面內轉動和梁端截面自由翹曲，以符合穩定分析所採取的邊界條件。
2.4鋼結構穩定設計特點 （1）失穩和整體剛度：現行規范通用的軸心壓桿的穩定計演算法是臨界壓力求解法和折減系數法。（2）穩定性整體分析： 桿件能否保持穩定牽涉到結構的整體。穩定分析必須從整體著眼。
（3）穩定計算的其它特點：在彈性穩定計算中，除了需要考慮結構的整體性外，還有一些其他特點需要引起重視，首先要做的就是二階分析，這種分析對柔性構件尤為重要，這是因為柔性構件的大變形量對結構內力產生了不能忽視的影響，其次，普遍用於應力問題的迭加原理[4]．在彈性穩定計算中不能應用。

⑵ 鋼構件的承載能力

實踐表明，作用力愈大，鋼構件的變形就愈大。但當作用力過大時，鋼構件將發生斷裂或嚴重、顯著的塑性變形，會影響工程結構的正常工作。為了保證工程材料及結構在載荷作用下正常工作，要求每個鋼構件均應有足夠的承受載荷的能力，也稱為承載能力。承載能力的大小主要由鋼構件具有的足夠的強度、剛度和穩定性來衡量。
足夠的強度
強度是指鋼構件抵抗破壞(斷裂或產生永久變形)的能力。即在載荷作用下不發生屈服失效或斷裂失效，保證安全可靠工作的能力。強度是所有承載構件都必須滿足的基本要求，因此，也是學習的重點。
足夠的剛度
剛度是指鋼構件抵抗變形的能力。如果鋼構件受力後產生過大的變形，即使尚未破壞，也不能正常工作。因此，鋼構件必須具有足夠的剛度，也就是不允許發生剛度失效。剛度問題對不同類型的構件，要求是不同的，應用時要查閱有關標准和規范。
穩定性
穩定性是指鋼構件在外力作用下保持原有平衡形式(狀態)的能力。
喪失穩定性就是當壓力增大到一定程度時，鋼構件突然改變原有平衡形式的現象，簡稱為失穩。某些受壓的薄壁構件也有可能突然改變原有的平衡形式而失穩。因此，對這些鋼構件應要求具有維持其原有平衡形式的能力，即具有足夠的穩定性，以保證在規定的使用條件下不致失穩而破壞。
壓桿失穩一般都是突然發生的，破壞性很大，故必須使受壓桿件具有足夠的穩定性。
綜上所述，為了保證鋼構件安全可靠地工作構件必須具有足夠的承載能力，即具有足夠的強度、剛度和穩定性，這是保證構件安全工作的三個基本要求。

⑶ 什麼材料模具鋼耐高溫又有很好的熱穩定性

以前使用的耐高溫的鋼材是3Cr2W8V，現在又有一些新的鋼材出現。比如：
5Cr4W5Mo2V（RM-2）鋼，ωc為5%，合金元素總的質量分數為12%，碳化物較多，以Fe3W3C為主，比3Cr2W8V鋼具有更高的熱強性、耐磨性及熱穩定性。在硬度為40HRC時熱穩定性可達700℃，但是它的碳化物分布不均勻，韌性較差。可用作精鍛模、熱擠壓模等。
6Cr4Mo3Ni2WV（CG-2）鋼是在高速鋼的基體鋼6W6Mo5Cr4V低碳M2鋼）的基礎上做適當改進，增加Ni量，降低W、Mo量研製而成的冷、熱兼用基體鋼。其室溫及高溫強度、熱穩定性均高於3Cr2W8V鋼，但高溫沖擊韌度低於3Cr2W8V鋼。
4Cr3Mo2NiVNbB（HD）鋼是專門為適用於熱擠壓黑色金屬和銅合金模具（工作溫度達700℃左右）的新型熱作模具鋼。

⑷ 簡述鋼梁的承載力,剛度和穩定性的要求

影響鋼結構穩定的因素主要有以下幾個：
（1）剛度對鋼結構的穩定承載力會產生影響。隨著剛度的增大穩定承載力也會提高。
（2）支承條件。因為支承條件不一樣，其約束程度也就不一樣。例如，固端梁梁端對梁的約束程度高，簡支梁梁端對梁的約束程度低，在其它條件相同的前提下，梁的內力分布不一樣。比方說，固端梁和簡支梁都承受跨中豎直向下的集中力作用，固端梁梁端存在負彎矩，下翼緣受壓，跨中存在正彎矩，上翼緣受壓；簡支梁在跨度范圍內，只有正彎矩，全跨范圍內都是上翼緣受壓，由鋼梁整體穩定的概念可知，鋼梁的整體失穩是由受壓翼緣的側向位移引起的，因此，固端梁的整體穩定性能和簡支梁的整體穩定性能是不一樣的。
（3）側向支撐系統。側向支撐能夠減少梁的平面外計算長度，提高梁的側扭剛度，因此，側向支撐的間距不同，梁的穩定承載能力不同，還有，梁的整體穩定是由受壓翼緣的側向位移引起的，要提高梁的整體穩定承載能力，主要就是要抑制受壓翼緣的側向位移，所以當側向支撐設置在梁的受壓翼緣平面內時，其效果是最好的。但是由於構造原因或者是施工方面的原因，側向支撐無法設置在受壓翼緣平面內，此時側向支撐的有效性必然會遭到不同程度的降低。
（4）截面形式和尺寸。現行的鋼結構設計中，用的比較多的有單軸對稱工字形截面梁、雙軸對稱工字形截面梁、箱形截面梁等，為了提高鋼梁的整體穩定承載能力，就是要提高鋼梁的側扭剛度，在上面
提到的三種截面形式的梁中，當截面面積差不多時，箱形截面梁的側扭剛度最大，其整體穩定承載能力也就最大。同一截面形式的梁，梁的截面尺寸越大，其整體穩定承載能力越大。
（5）梁所承受的荷載形式及荷載作用在梁截面上的位置。梁通常承受的荷載形式有純彎矩、集中荷載、均布荷載以及三種荷載形式的不同組合，因為梁的整體穩定破壞是由受壓翼緣的側向位移引起的，所以在荷載作用下樑的彎矩圖越不飽滿，梁的受壓區段越短，梁的穩定承載能力越大。在三種荷載單獨作用下，純彎矩作用時，梁的彎矩圖是飽滿的，均布荷載次之，集中荷載作用時最不飽滿，因此，純彎矩作用時，梁的穩定承載能力最小，均布荷載次之，集中荷載作用時梁的穩定承載能力最大。還有，荷載在梁截面上的作用位置也會影響到梁的穩定承載能力，例如都是承受豎直向下的荷載作用，當荷載作用在截面剪心時，在梁發生屈曲的過程中，荷載不會改變梁的扭矩作用，梁的穩定承載能力不變；當荷載作用在截面剪心以上的位置時，在梁發生屈曲的過程中，荷載會使梁的扭矩作用增加，梁的穩定承載能力下降；當荷載作用在截面剪心以下的位置時，在梁發生屈曲的過程中，荷載會使梁的扭矩作用減少，梁的穩定承載能力提高。所以，在同一形式的荷載作用下，荷載作用在上翼緣時整體穩定臨界荷載最小，作用在剪心處時整體穩定臨界荷載次之，作用在下翼緣時整體穩定臨界荷載最大。
（6）截面的塑性發展情況，當受力進入彈塑性階段以後，彈性模量會降低，抗扭剛度會下降，所以塑性發展越充分，穩定性能越差。
（7）鋼材的性能，梁所用鋼材的性能越好，梁的穩定承載能力就越大。
（8）節點剛度也是影響穩定承載力的一個重要因素，節點剛度在某個范圍稍有增加就會對穩定承載力產生顯著地影響，在范圍外則變化不明顯，具體對穩定承載力產生顯著影響的范圍要視結構體系而定。
（9）初始幾何缺陷。鋼結構中鋼梁和鋼柱的初始幾何缺陷一般包括構件的初始彎曲，初始扭轉與荷載初偏心等。由於構件總是存在一些初始幾何缺陷，在穩定分析中，已經比較普遍地作為不可忽視的因素加以考慮，不過不同的構件或結構對缺陷的敏感程度不同，對於某些情況，缺陷的影響是可以忽略不計的。例如，就梁的整體穩定性來說，在幾何缺陷對構件的承載力影響中，荷載初始偏心最為不利。初始彎曲和初始扭轉也起不利作用，但不一定會和荷載初始偏心同向疊加。
(10)初始力學缺陷。對工字型截面梁進行焊接,在焊件上產生局部高溫的不均勻溫度場，高溫區的鋼材會發生較大程度的膨脹伸長，但受到相鄰鋼材的約束,從而在焊件內引起較高的溫度應力,並在焊接過程中,隨時間和溫度而不斷變化，稱其為焊接應力，焊接應力較高的部位，甚至將達到鋼材的屈服強度而發生塑性變形，因而鋼材冷卻後將有殘存於焊件內的應力，稱為焊接殘余應力。在冷卻過程中，鋼材由於不能自由收縮，而受到拉伸，使焊縫區產生縱向拉應力。這種力學缺陷也會對鋼結構的穩定承載力產生影響。