钢材稳定性怎么描述

⑴ 简述钢梁的承载力,刚度和稳定性的要求

钢结构稳定设计的基本概念
2.1 强度与稳定的区别[2]
强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力（或内力）是否超过建筑材料的极限强度，因此是一个应力问题。极限强度的取值取决于材料的特性，对混凝土等脆性材料，可取它的最大强度，对钢材则常取它的屈服点。 稳定问题则与强度问题不同，它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态，即变形开始急剧增长的状态，从而设法避免进入该状态，因此，它是一个变形问题。如轴压柱，由于失稳，侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩，因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。显然，轴压强度不是柱子破坏的主要原因。
2.2钢结构失稳的分类[1]
（1）第一类稳定问题或者具有平衡分岔的稳定问题（也叫分支点失稳）。完善直杆轴心受压时的屈曲和完善平板中面受压时的屈曲都属于这一类。
（2）第二类稳定问题或无平衡分岔的稳定问题（也叫极值点失稳）。由建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力，属于这一类。
（3）跃越失稳是一种不同于以上两种类型，它既无平衡分岔点，又无极值点，它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。区分结构失稳类型的性质十分重要，这样才有可能正确估量结构的稳定承载力。随着稳定问题研究的逐步深入，上述分类看起来已经不够了。设计为轴心受压的构件，实际上总不免有一点初弯曲，荷载的作用点也难免有偏心。因此，我们要真正掌握这种构件的性能，就必须了解缺陷对它的影响，其他构件也都有个缺陷影响问题。另一方面就是深入对构件屈曲后性能的研究。
2.3钢结构设计的原则
根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则，以更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。
（1）结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求
目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。就如上述的1988年加拿大一停车场的屋盖结构塌落，1985年土耳其某体育场看台屋盖塌落，这两次事故都和没有设置适当的文撑而造成出平面失稳。由平面桁架组成的塔架，基于同样原因，需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。
2）结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要[3].
目前任设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。GBJl7—88规范对单层或多层框架给出的计算长度系数 采用了五条基本假定，其中包括：“框架中所有柱子是同时丧失稳定的，即各柱同时达到其临界荷载”。按照这条假定，框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法，往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的，设计者必须确知所设计的结构符合这些假设时才能正确应用。在实际工程中，框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况还可举出以下两种，即附有摇摆拄的框架和横梁受有较大压力的框架。这两种情况若按规范的系数计算，都会导致不安全的后果。所以所用的计算方法与前提假设和具体计算对象应该相一致。
（3）设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。
结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。
2.4钢结构稳定设计特点 （1）失稳和整体刚度：现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。（2）稳定性整体分析： 杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体。稳定分析必须从整体着眼。
（3）稳定计算的其它特点：在弹性稳定计算中，除了需要考虑结构的整体性外，还有一些其他特点需要引起重视，首先要做的就是二阶分析，这种分析对柔性构件尤为重要，这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响，其次，普遍用于应力问题的迭加原理[4]．在弹性稳定计算中不能应用。

⑵ 钢构件的承载能力

实践表明，作用力愈大，钢构件的变形就愈大。但当作用力过大时，钢构件将发生断裂或严重、显著的塑性变形，会影响工程结构的正常工作。为了保证工程材料及结构在载荷作用下正常工作，要求每个钢构件均应有足够的承受载荷的能力，也称为承载能力。承载能力的大小主要由钢构件具有的足够的强度、刚度和稳定性来衡量。
足够的强度
强度是指钢构件抵抗破坏(断裂或产生永久变形)的能力。即在载荷作用下不发生屈服失效或断裂失效，保证安全可靠工作的能力。强度是所有承载构件都必须满足的基本要求，因此，也是学习的重点。
足够的刚度
刚度是指钢构件抵抗变形的能力。如果钢构件受力后产生过大的变形，即使尚未破坏，也不能正常工作。因此，钢构件必须具有足够的刚度，也就是不允许发生刚度失效。刚度问题对不同类型的构件，要求是不同的，应用时要查阅有关标准和规范。
稳定性
稳定性是指钢构件在外力作用下保持原有平衡形式(状态)的能力。
丧失稳定性就是当压力增大到一定程度时，钢构件突然改变原有平衡形式的现象，简称为失稳。某些受压的薄壁构件也有可能突然改变原有的平衡形式而失稳。因此，对这些钢构件应要求具有维持其原有平衡形式的能力，即具有足够的稳定性，以保证在规定的使用条件下不致失稳而破坏。
压杆失稳一般都是突然发生的，破坏性很大，故必须使受压杆件具有足够的稳定性。
综上所述，为了保证钢构件安全可靠地工作构件必须具有足够的承载能力，即具有足够的强度、刚度和稳定性，这是保证构件安全工作的三个基本要求。

⑶ 什么材料模具钢耐高温又有很好的热稳定性

以前使用的耐高温的钢材是3Cr2W8V，现在又有一些新的钢材出现。比如：
5Cr4W5Mo2V（RM-2）钢，ωc为5%，合金元素总的质量分数为12%，碳化物较多，以Fe3W3C为主，比3Cr2W8V钢具有更高的热强性、耐磨性及热稳定性。在硬度为40HRC时热稳定性可达700℃，但是它的碳化物分布不均匀，韧性较差。可用作精锻模、热挤压模等。
6Cr4Mo3Ni2WV（CG-2）钢是在高速钢的基体钢6W6Mo5Cr4V低碳M2钢）的基础上做适当改进，增加Ni量，降低W、Mo量研制而成的冷、热兼用基体钢。其室温及高温强度、热稳定性均高于3Cr2W8V钢，但高温冲击韧度低于3Cr2W8V钢。
4Cr3Mo2NiVNbB（HD）钢是专门为适用于热挤压黑色金属和铜合金模具（工作温度达700℃左右）的新型热作模具钢。

⑷ 简述钢梁的承载力,刚度和稳定性的要求

影响钢结构稳定的因素主要有以下几个：
（1）刚度对钢结构的稳定承载力会产生影响。随着刚度的增大稳定承载力也会提高。
（2）支承条件。因为支承条件不一样，其约束程度也就不一样。例如，固端梁梁端对梁的约束程度高，简支梁梁端对梁的约束程度低，在其它条件相同的前提下，梁的内力分布不一样。比方说，固端梁和简支梁都承受跨中竖直向下的集中力作用，固端梁梁端存在负弯矩，下翼缘受压，跨中存在正弯矩，上翼缘受压；简支梁在跨度范围内，只有正弯矩，全跨范围内都是上翼缘受压，由钢梁整体稳定的概念可知，钢梁的整体失稳是由受压翼缘的侧向位移引起的，因此，固端梁的整体稳定性能和简支梁的整体稳定性能是不一样的。
（3）侧向支撑系统。侧向支撑能够减少梁的平面外计算长度，提高梁的侧扭刚度，因此，侧向支撑的间距不同，梁的稳定承载能力不同，还有，梁的整体稳定是由受压翼缘的侧向位移引起的，要提高梁的整体稳定承载能力，主要就是要抑制受压翼缘的侧向位移，所以当侧向支撑设置在梁的受压翼缘平面内时，其效果是最好的。但是由于构造原因或者是施工方面的原因，侧向支撑无法设置在受压翼缘平面内，此时侧向支撑的有效性必然会遭到不同程度的降低。
（4）截面形式和尺寸。现行的钢结构设计中，用的比较多的有单轴对称工字形截面梁、双轴对称工字形截面梁、箱形截面梁等，为了提高钢梁的整体稳定承载能力，就是要提高钢梁的侧扭刚度，在上面
提到的三种截面形式的梁中，当截面面积差不多时，箱形截面梁的侧扭刚度最大，其整体稳定承载能力也就最大。同一截面形式的梁，梁的截面尺寸越大，其整体稳定承载能力越大。
（5）梁所承受的荷载形式及荷载作用在梁截面上的位置。梁通常承受的荷载形式有纯弯矩、集中荷载、均布荷载以及三种荷载形式的不同组合，因为梁的整体稳定破坏是由受压翼缘的侧向位移引起的，所以在荷载作用下梁的弯矩图越不饱满，梁的受压区段越短，梁的稳定承载能力越大。在三种荷载单独作用下，纯弯矩作用时，梁的弯矩图是饱满的，均布荷载次之，集中荷载作用时最不饱满，因此，纯弯矩作用时，梁的稳定承载能力最小，均布荷载次之，集中荷载作用时梁的稳定承载能力最大。还有，荷载在梁截面上的作用位置也会影响到梁的稳定承载能力，例如都是承受竖直向下的荷载作用，当荷载作用在截面剪心时，在梁发生屈曲的过程中，荷载不会改变梁的扭矩作用，梁的稳定承载能力不变；当荷载作用在截面剪心以上的位置时，在梁发生屈曲的过程中，荷载会使梁的扭矩作用增加，梁的稳定承载能力下降；当荷载作用在截面剪心以下的位置时，在梁发生屈曲的过程中，荷载会使梁的扭矩作用减少，梁的稳定承载能力提高。所以，在同一形式的荷载作用下，荷载作用在上翼缘时整体稳定临界荷载最小，作用在剪心处时整体稳定临界荷载次之，作用在下翼缘时整体稳定临界荷载最大。
（6）截面的塑性发展情况，当受力进入弹塑性阶段以后，弹性模量会降低，抗扭刚度会下降，所以塑性发展越充分，稳定性能越差。
（7）钢材的性能，梁所用钢材的性能越好，梁的稳定承载能力就越大。
（8）节点刚度也是影响稳定承载力的一个重要因素，节点刚度在某个范围稍有增加就会对稳定承载力产生显著地影响，在范围外则变化不明显，具体对稳定承载力产生显著影响的范围要视结构体系而定。
（9）初始几何缺陷。钢结构中钢梁和钢柱的初始几何缺陷一般包括构件的初始弯曲，初始扭转与荷载初偏心等。由于构件总是存在一些初始几何缺陷，在稳定分析中，已经比较普遍地作为不可忽视的因素加以考虑，不过不同的构件或结构对缺陷的敏感程度不同，对于某些情况，缺陷的影响是可以忽略不计的。例如，就梁的整体稳定性来说，在几何缺陷对构件的承载力影响中，荷载初始偏心最为不利。初始弯曲和初始扭转也起不利作用，但不一定会和荷载初始偏心同向叠加。
(10)初始力学缺陷。对工字型截面梁进行焊接,在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，高温区的钢材会发生较大程度的膨胀伸长，但受到相邻钢材的约束,从而在焊件内引起较高的温度应力,并在焊接过程中,随时间和温度而不断变化，称其为焊接应力，焊接应力较高的部位，甚至将达到钢材的屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存于焊件内的应力，称为焊接残余应力。在冷却过程中，钢材由于不能自由收缩，而受到拉伸，使焊缝区产生纵向拉应力。这种力学缺陷也会对钢结构的稳定承载力产生影响。