Question

试叙述应力集中对钢材性能的影响。

Answer 1

①在应力集中的高峰应力区内，通常存在着同号的平面应力状态或立体（三维）应力状态，这种应力状态使钢材的变形发展困难而导致脆性状态破坏。钢材构件截面缺口改变愈急剧、即应力集中愈高的试件，其抗拉强度愈高，但塑性愈差、发生脆性破坏的可能性也愈大。
②应力集中引起孔槽边缘处局部的应力高峰；当结构所受净力荷载不断增加时，高峰应力及其邻近处局部钢材将首先达到屈服强度。此后继续增加荷载将使该处发展塑性变形而应力保持不变，所增加的荷载由邻近应力较低处即尚未达到屈服强度部分的钢材承受。然后塑性区逐步扩展，直到构件全截面都达到屈服强度时即为强度的极限状态。因此，因此应力集中一般不影响截面的静力极限承载力，具体进行钢结构设计时可不考虑应力集中的影响。
③比较严重的应力集中、特别是在动力荷载作用下，加上残余应力和钢材加工的冷作硬化等不利因素的影响，常是结构、尤其在低温环境下工作的钢结构发生脆性破坏的重要原因。
所以进行钢结构设计时，应尽量减免构件截面的急剧改变，以减少应力集中，从构造上防止构件的脆性破坏。