什麼是鋼材的屈服階段

A. 鋼筋受拉破壞四個階段

鋼筋受拉破壞四個階段：

1、彈性階段：

隨著荷載的增加，應變隨應力成正比增加。如卸去荷載，試件將恢復原狀，表現為彈性變形。在這一范圍內，應力與應變的比值為一常量，稱為彈性模量E。

彈性模量反映鋼材的剛度，是鋼材在受力條件下計算結構變形的重要指標。常用低碳鋼的彈性模量E=2.0×105～2.1×105MPa，彈性極限E=180～200MPa。

2、屈服階段：

應力與應變不成比例，開始產生塑性變形，應變增加的速度大於應力增長速度，鋼材抵抗外力的能力發生「屈服」了。因比較穩定易測，常用低碳鋼的為195～300MPa。該階段在材料萬能試驗機上表現為指針不動或來回窄幅搖動。

鋼材受力達屈服點後，變形即迅速發展，盡管尚未破壞但已不能滿足使用要求。故設計中一般以屈服點作為強度取值依據。

3、強化階段：

抵抗塑性變形的能力又重新提高，變形發展速度比較快，隨著應力的提高而增強，稱為抗拉強度，用бb表示。

常用低碳鋼的為385～520MPa。抗拉強度不能直接利用，但屈服點與抗拉強度的比值，能反映鋼材的安全可靠程度和利用率。屈強比越小，表明材料的安全性和可靠性越高，結構越安全。

但屈強比過小，則鋼材有效利用率太低，造成浪費。常用碳素鋼的屈強比為0.58～0.63，合金鋼為0.65～0.75。

4、頸縮階段（破壞）：

材料變形迅速增大，而應力反而下降。試件在拉斷前，於薄弱處截面顯著縮小，產生「頸縮現象」，直至斷裂。

通過拉伸試驗，除能檢測鋼材屈服強度和抗拉強度等強度指標外，還能檢測出鋼材的塑性。塑性表示鋼材在外力作用下發生塑性變形而不破壞的能力，它是鋼材的一個重要性指標。鋼材塑性用伸長率或斷面收縮率表示。

工程量計算規則：

1、鋼筋工程，應區別現澆、預制構件、不同鋼種和規格，分別按設計長度乘以單位重量，以噸計算。

2、計算鋼筋工程量時，設計已規定鋼筋塔接長度的，按規定塔接長度計算；設計未規定塔接長度的，已包括在鋼筋的損耗率之內，不另計算塔接長度。鋼筋電渣壓力焊接、套筒擠壓等接頭，以個計算。

3、先張法預應力鋼筋，按構件外形尺寸計算長度，後張法預應力鋼筋按設計圖規定的預應力鋼筋預留孔道長度，並區別不同的錨具類型，分別按下列規定計算：

1、低合金鋼筋兩端採用螺桿錨具時，預應力的鋼筋按預留孔道長度減0.35m，螺桿另行計算。

2、低合金鋼筋一端採用徽頭插片，另一端螺桿錨具時，預應力鋼筋長度按預留孔道長度計算，螺桿另行計算。

3、低合金鋼筋一端採用徽頭插片，另一端採用幫條錨具時，預應力鋼筋增加0.15m，兩端採用幫條錨具時預應力鋼筋共增加0.3m計算。

4、低合金鋼筋採用後張硅自錨時，預應力鋼筋長度增加0.35m計算。

5、低合金鋼筋或鋼絞線採用JM、XM、QM型錨具孔道長度在20m以內時，預應力鋼筋長度增加1m；孔道長度20m以上時預應力鋼筋長度增加1.8m計算。

6、碳素鋼絲採用錐形錨具，孔道長在20m以內時，預應力鋼筋長度增加1m；孔道長在20m以上時，預應力鋼筋長度增加1.8m。

7、碳素鋼絲兩端採用鐓粗頭時，預應力鋼絲長度增加0.35m計算。

鋼筋的砼保護層厚度：

受力鋼筋的砼保護層厚度，應符合設計要求，當設計無具體要求時，不應小於受力鋼筋直徑，並應符合下面的要求：

1、處於室內正常環境由工廠生產的預制構件，當砼強度等級不低於C20且施工質量有可靠保證時，其保護層厚度可按表中規定減少5mm，但預制構件中的預應力鋼筋的保護層厚度不應小於15mm。

2、處於露天或室內高濕度環境的預制構件，當表面另作水泥砂漿抹面且有質量可靠保證措施時其保護層厚度可按表中室內正常環境中的構件的保護層厚度數值採用。

3、鋼筋砼受彎構件，鋼筋端頭的保護層厚度一般為10mm；預制的肋形板，其主肋的保護層厚度可按梁考慮。

4、板、牆、殼中分布鋼筋的保護層厚度不應小於10mm；梁、柱中的箍筋和構造鋼筋的保護層厚度不應小於15mm。

抗拉強度是鋼筋在承受靜力荷載的極限能力，可以表示鋼筋在達到屈服點以後還有多少強度儲備，是抵抗塑性破壞的重要指標。

鋼筋有熔煉、軋制過程中的缺陷，以及鋼筋的化學成分含量的不穩定，常常反映到抗拉強度上，當含碳量過高，軋制終止時溫度過低，抗拉強度就可能很高；當含碳量少，鋼中非金屬夾雜物過多時，抗拉強度就較低。抗拉強度的高低，對鋼筋混凝土結構抵抗反復荷載的能力有直接影響。

B. 低碳鋼拉伸的四個階段分別為

低碳鋼拉伸的四個階段分別為彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段。

低碳鋼為韌性材料。其拉伸時的應力-應變曲線主要分四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段，在局部變形階段有明顯的屈服和頸縮現象。開始時為彈性階段，完全遵守胡克定律沿直線上升，比例極限以後變形加快，但無明顯屈服階段。

1、彈性階段OA：這一階段試樣的變形完全是彈性的，全部卸除荷載後，試樣將恢復其原長。此階段內可以測定材料的彈性模量E。

2、屈服階段AS』：試樣的伸長量急劇地增加，而萬能試驗機上的荷載讀數卻在很小范圍內（圖中鋸齒狀線SS』）波動。如果略去這種荷載讀數的微小波動不計，這一階段在拉伸圖上可用水平線段來表示。若試樣經過拋光，則在試樣表面將看到大約與軸線成45°方向的條紋，稱為滑移線。

3、強化階段S』B 試樣經過屈服階段後，若要使其繼續伸長，由於材料在塑性變形過程中不斷強化，故試樣中抗力不斷增長。

4、頸縮階段和斷裂BK 試樣伸長到一定程度後，荷載讀數反而逐漸降低。此時可以看到試樣某一段內橫截面面積顯著地收縮，出現「頸縮」的現象，一直到試樣被拉斷。

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低碳鋼優點:

1.低碳鋼退火組織為鐵素體和少量珠光體，其強度和硬度較低，塑性和韌性較好。因此，其冷成形性良好可採用卷邊、折彎、沖壓等方法進行冷成形。這種鋼材具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳鋼硬度很低，切削加工性不佳，正火處理可以改善其切削加工性。

2.低碳鋼有較大的時效傾向，既有淬火時效傾向，還有形變時效傾向。當鋼從高溫較快冷卻時，鐵素體中碳、氮處於過飽和狀態，它在常溫也能緩慢地形成鐵的碳氮物，因而鋼的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低，這種現象稱為淬火時效。低碳鋼即使不淬火而空冷也會產生時效。

參考資料來源：網路——低碳鋼

C. 什麼是鋼筋的屈服，鋼筋的應力 應變，鋼筋的頸縮

在鋼筋的拉伸試驗中，當應力超過彈性極限後，進入屈服階段後，變形增加較快，此時除了產生彈性變形外，還產生部分塑性變形。當應力繼續增加時，塑性應變急劇增加，應力應變出現微小波動，這種現象稱為屈服。

鋼筋的頸縮：在拉伸試驗中，當應力超過極限應力時，變形迅速增加，試件最薄弱處的截面逐漸縮小，此時表現為鋼筋的頸縮。

D. 鋼材拉伸試驗的四個階段的特點,以及對應指標

鋼材拉伸試驗的四個階段： （1）彈性階段：這一階段試樣的變形完全是彈性的，全部寫出荷載後，試樣將恢復其原長。此階段友鬧內可以測定材料的彈性模量E。 （2）屈服階段：試樣的伸緩螞長量急劇地增加，而萬能試驗機上的荷載讀數卻在很小范圍內（圖中鋸齒狀線）波動。如果略去這種荷載讀數的微小波動不計，這一階段在拉伸圖上可用水平線段來表示好哪罩。若試樣經過拋光，則在試樣表面將看到大約與軸線成45°方向的條紋，稱為滑移線。 （3）強化階段：試樣經過屈服階段後，若要使其繼續伸長，由於材料在塑性變形過程中不斷強化，故試樣中抗力不斷增長。 （4）頸縮階段和斷裂階段，試樣伸長到一定程度後，荷載讀數反而逐漸降低。

E. 從鋼材的力學性能和工藝性能要求,分析如何評定建築鋼材的質量.

建築鋼材的力學性能有：抗拉性能、沖擊韌性、耐疲勞性
建築鋼材的工藝性能有：冷彎性能、可焊性能

1. 抗拉性能

低碳鋼拉伸時的應力－應變圖 硬鋼應力－應變圖

抗拉性能是建築鋼材最重要的力學性能。鋼材受拉時，在產生應力的同時，相應地產生應變。應力和應變的關系反映出鋼材的主要力學特徵。從低碳鋼（軟鋼）的應力-應變關系中可看出，低碳鋼從受拉到拉斷，經歷了四個階段：彈性階段（OA）、屈服階段(AB)、強化階段(BC)和頸縮階段(CD)。

⑴ 彈性階段

在圖中OA段，應力較低，應力與應變成正比例關系，卸去外力，試件恢復原狀，無殘余形變，這一階段稱為彈性階段。彈性階段的最高點（A點）所對應的應力稱為彈性極限，用σp表示，在彈性階段，應力和應變的比值為常數稱為彈性模量，用E表示，即E=σ/ε。

⑵ 屈服階段

當應力超過彈性極限後，應變的增長比應力快，此時，除產生彈性變形外，還產生塑性變形。當應力達到B上點時，即使應力不再增加，塑性變形仍明顯增長，鋼材出現了「屈服」現象，這一階段稱為屈服階段。在屈服階段中，應力會有波動，出現上屈服點（B上）和下屈服點(B下)。由於下屈服點比較比較穩定且容易測定，因此，採用下屈服點對應的應力作為鋼材的屈服極限（σS）或屈服強度。

鋼材受力達到屈服強度後，變形迅速增長，盡管尚未斷裂，已不能滿足使用要求，故結構設計中以屈服強度作為容許應力取值的依據。

⑶ 強化階段

在鋼材屈服到一定程度後，由於內部晶格扭曲、晶粒破碎等原因，阻止了塑性變形的進一步發展，鋼材抵抗外力的能力重新提高，在應力－應變圖上，曲線從B點開始上升直至最高點C，這一過程稱為強化階段；

對應於最高點C的應力稱為抗拉強度（σb）。它是鋼材所承受的最大拉應力。常用低碳鋼的抗拉強度為375～500MPa。

條件屈服點： 某些合金鋼或含碳量高的鋼材（如預應力混凝土用鋼筋和鋼絲）具有硬鋼的特點，其抗拉強度高，無明顯屈服階段，伸長率小。

故採用產生殘余變形為0.2％原標距長度時的應力作為屈服強度，稱為條件屈服點，用δ0.2表示。

強屈比：抗抗拉強度與屈服強度之比（強屈比）σb/σS，是評價鋼材使用可靠性的一個參數。強屈比愈大，鋼材受力超過屈服點工作時的可靠性越大，安全性越高，但是，強屈比太大，鋼材強度的利用率偏低，浪費材料。鋼材的強屈比一般不低於1.2，用於抗震結構的普通鋼筋實測的強屈比應不低於1.25。

⑷ 頸縮階段

在鋼材達到C點後，試件薄弱處的斷面將顯著減小，塑性變形急劇增加，產生「頸縮」現象而斷裂（圖8－3）。

鋼材的塑性通常用拉伸試驗時的伸長率或斷面收縮率來表示。

伸長率：將拉斷後試件拼合起來，測量出標距長度l1,l1與試件受力前的原標距l0之差為塑性變形值，它與原標距l0之比為伸長率δ，按下式計算：
式中 δ——伸長率；

l0——試件原始標距長度，mm；

l1——斷裂試件拼合後標距長度，mm；

斷面收縮率：是指斷口處的面積收縮量與原面積之比
試件拉伸前和斷裂後標距的長度

2.冷彎性能

冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，以試驗時的彎曲角度α和彎心直徑d為指標表示。

鋼材的冷彎試驗是通過直徑(或厚度)為a的試件，採用標准規定的彎心直徑d（d = na，n為整數），彎曲到規定的角度時（180°或90°），檢查彎曲處有無裂紋、斷裂及起層等現象。若沒有這些現象則認為冷彎性能合格。鋼材冷彎時的彎曲角度α越大，d/a越小，則表示冷彎性能越好。

3. 沖擊韌性

鋼材的沖擊韌性是處在簡支梁狀態的金屬試樣在沖擊負荷作用下折斷時的沖擊吸收功。鋼材的沖

擊韌性與鋼材的化學成分、組織狀態，以及冶煉、加工都有關系。例如，鋼材中磷、硫含量較高，存在偏析、非金屬夾雜物和焊接中形成的微裂紋等都會使沖擊韌性顯著降低。

沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其規律是：開始下降緩和，當達到一定溫度范圍時，突然下降很多而呈脆性，這種性質稱為鋼材的冷脆性；

4. 耐疲勞性

受交變荷載反復作用時，鋼材在應力低於其屈服強度的情況下突然發生脆性斷裂破壞的現象，稱為疲勞破壞。疲勞破壞是在低應力狀態下突然發生的，所以危害極大，往往造成災難性的事故。

在一定條件下，鋼材疲勞破壞的應力值隨應力循環次數的增加而降低。鋼材在無窮次交變荷載作用下而不至引起斷裂的最大循環應力值，稱為疲勞強度極限，實際測量時常以2×106次應力循環為基準。一般來說，鋼材的抗拉強度高，其疲勞極限也較高。

5.焊接性能

焊接是把兩塊金屬局部加熱，並使其接縫部分迅速呈熔融或半熔融狀態，而牢固的連接起來。它是鋼結構的主要連接形式。建築工程的鋼結構中，焊接結構要佔90％以上。
鋼材的焊接性能是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過熱區不產生裂紋及硬脆傾向，焊接後鋼材的力學性能，特別是強度不低於原有鋼材的強度。
鋼材的化學成分對鋼材的可焊性有很大的影響。隨鋼材的含碳量、合金元素及雜質元素含量的提高，鋼材的可焊性降低。鋼材的含碳量超過0.25%時，可焊性明顯降低；硫含量較多時，會使焊口處產生熱裂紋，嚴重降低焊接質量。

F. 鋼材一次拉伸應力應變曲線的四個工作階段是什麼

1,彈性階段:該段的應力與應變成線形關系；
2,屈服階段:該段鋼筋將產生很大的塑性變形版,應力應變權關系呈水平直線；
3,強化階段:該段應力應變關系曲線重新變成上升趨勢,將達到鋼筋的抗拉強度值的頂點；
4,破壞階段:該段應力應變關系曲線變化為下降曲線,應變加大,直至鋼筋最終被拉斷.

G. 低碳鋼拉伸時的屈服階段是怎麼回事

1. 許用應力是根據塑性材料的強度理論得出的。強度理論是判斷材料在復雜應力狀態下是內否破壞的理論容。材料在外力作用下有兩種不同的破壞形式：一是在不發生顯著塑性變形時的突然斷裂,稱為脆性破壞;二是因發生顯著塑性變形而不能繼續承載的破壞，稱為塑性破壞，即為屈服破壞，對於低碳鋼為塑性材料破壞形式為屈服，所以要用屈服極限為標准並給於一定的安全系數來確定許用應力。屈服極限雖與彈性極限相近但並非相同。

2. 2.試驗中，應力的讀取是通過試驗機的載荷讀數間接獲得的，即載荷F比上截面積A0，在屈服階段，試件長度增加，截面積無顯著變化（變形忽略仍認為為原始面積A0），而載荷F在小范圍內上下抖動（F並非定值是微小波動）。