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材料科学
题目

什么是钢材的屈强比?其大小对钢材的使用性能有何影响?

什么是钢材的屈强比?其大小对钢材的使用性能有何影响?

题目解答

答案

屈强比σs/σb就是钢材的屈服强度σs与抗拉强度σb的比值。屈强比越小,反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,因而结构的安全性越高;但屈强比太小,反映钢材不能有效地被利用,造成浪费。
硬钢拉伸时的应力一应变曲线与软钢不同,其抗拉强度高,塑性变形小,没有明显的屈服现象,硬钢由于不能测定屈服点,故规范规定以产生0.2%残余变形时的应力值作为名义屈服点,用σ0.2表示。

解析

考查要点:本题主要考查对钢材屈强比概念的理解及其对材料使用性能的影响,同时涉及硬钢与软钢在拉伸性能上的区别。

解题核心思路:

  1. 屈强比的定义:明确屈强比是屈服强度与抗拉强度的比值。
  2. 屈强比的影响:从安全性与材料利用率两方面分析其大小对结构设计的意义。
  3. 硬钢与软钢的差异:理解硬钢因无明显屈服点而采用0.2%残余变形应力作为名义屈服点。

破题关键点:

  • 对比安全性与经济性:屈强比小提高安全性但可能浪费材料,需平衡两者关系。
  • 硬钢的特殊处理:明确规范中对硬钢屈服点的定义依据。

屈强比的定义与影响

屈强比(σ_s/σ_b)是钢材屈服强度(σ_s)与抗拉强度(σ_b)的比值。

  1. 安全性角度:屈强比越小,说明钢材在屈服后仍有较大强度储备,可靠性更高,结构安全性更好。
  2. 材料利用率角度:屈强比太小,钢材未充分发挥强度,导致材料浪费。因此工程中需根据结构类型选择合适屈强比。

硬钢与软钢的拉伸特性

  1. 软钢特点:
    • 明显屈服现象,屈服强度(σ_s)易于测定。
    • 塑性好,断裂前有较大变形。
  2. 硬钢特点:
    • 抗拉强度高(σ_b大),但塑性差,无明显屈服点。
    • 规范规定:以产生0.2%残余变形时的应力(σ_0.2)作为名义屈服点,确保设计依据的连续性。

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