题目
[问答题,简答题] 为什么以钢材的屈服强度作为静力强度设计指标?
[问答题,简答题] 为什么以钢材的屈服强度作为静力强度设计指标?
题目解答
答案
答:(1)有强化阶段作为安全储备; (2)不致产生工程中不允许的过大变形; (3)实测值较为可靠; (4)可以近似沿用虎克定律。
解析
本题考查钢材静力强度设计指标选择的相关知识。解题思路是从钢材屈服强度的特性以及在工程设计中的作用等方面来分析其作为静力强度设计指标的原因。
(1)有强化阶段作为安全储备
钢材在受力达到屈服强度后,会进入强化阶段。在强化阶段,钢材还能承受比屈服强度更大的应力。这就意味着在设计结构时,以屈服强度作为设计指标,当结构所受应力达到屈服强度时,虽然钢材开始产生明显的塑性变形,但由于强化阶段的存在,结构仍有一定的承载能力储备,能够在一定程度上承受额外的荷载,增加了结构的安全性。
(2)不致产生工程中不允许的过大变形
当钢材所受应力达到屈服强度时,钢材开始产生明显的塑性变形。在工程实际中,过大的变形会影响结构的正常使用功能,例如导致结构的几何形状改变、影响设备的正常运行等。以屈服强度作为设计指标,可以保证结构在正常使用荷载作用下,所产生的变形在工程允许的范围内,确保结构的正常使用。
(3)实测值较为可靠
屈服强度是钢材的一个重要力学性能指标,其测定方法相对成熟和规范。通过标准的试验方法,可以较为准确地测定钢材的屈服强度。而且,不同批次、不同生产厂家的钢材,其屈服强度的测定结果具有较好的重复性和可比性,这使得在工程设计中采用屈服强度作为设计指标时,实测值较为可靠,能够为设计提供准确的依据。
(4)可以近似沿用虎克定律
在弹性阶段,钢材的应力与应变呈线性关系,符合虎克定律,即$\sigma = E\varepsilon$,其中$\sigma$为应力,$E$为弹性模量,$\varepsilon$为应变。以屈服强度作为设计指标,意味着结构在正常使用荷载作用下,钢材主要处于弹性阶段,这样就可以近似沿用虎克定律进行结构的力学分析和计算,简化了设计过程,提高了设计效率。