什么是钢材的屈服阶段

A. 钢筋受拉破坏四个阶段

钢筋受拉破坏四个阶段：

1、弹性阶段：

随着荷载的增加，应变随应力成正比增加。如卸去荷载，试件将恢复原状，表现为弹性变形。在这一范围内，应力与应变的比值为一常量，称为弹性模量E。

弹性模量反映钢材的刚度，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。常用低碳钢的弹性模量E=2.0×105～2.1×105MPa，弹性极限E=180～200MPa。

2、屈服阶段：

应力与应变不成比例，开始产生塑性变形，应变增加的速度大于应力增长速度，钢材抵抗外力的能力发生“屈服”了。因比较稳定易测，常用低碳钢的为195～300MPa。该阶段在材料万能试验机上表现为指针不动或来回窄幅摇动。

钢材受力达屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。故设计中一般以屈服点作为强度取值依据。

3、强化阶段：

抵抗塑性变形的能力又重新提高，变形发展速度比较快，随着应力的提高而增强，称为抗拉强度，用бb表示。

常用低碳钢的为385～520MPa。抗拉强度不能直接利用，但屈服点与抗拉强度的比值，能反映钢材的安全可靠程度和利用率。屈强比越小，表明材料的安全性和可靠性越高，结构越安全。

但屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成浪费。常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢为0.65～0.75。

4、颈缩阶段（破坏）：

材料变形迅速增大，而应力反而下降。试件在拉断前，于薄弱处截面显著缩小，产生“颈缩现象”，直至断裂。

通过拉伸试验，除能检测钢材屈服强度和抗拉强度等强度指标外，还能检测出钢材的塑性。塑性表示钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力，它是钢材的一个重要性指标。钢材塑性用伸长率或断面收缩率表示。

工程量计算规则：

1、钢筋工程，应区别现浇、预制构件、不同钢种和规格，分别按设计长度乘以单位重量，以吨计算。

2、计算钢筋工程量时，设计已规定钢筋塔接长度的，按规定塔接长度计算；设计未规定塔接长度的，已包括在钢筋的损耗率之内，不另计算塔接长度。钢筋电渣压力焊接、套筒挤压等接头，以个计算。

3、先张法预应力钢筋，按构件外形尺寸计算长度，后张法预应力钢筋按设计图规定的预应力钢筋预留孔道长度，并区别不同的锚具类型，分别按下列规定计算：

1、低合金钢筋两端采用螺杆锚具时，预应力的钢筋按预留孔道长度减0.35m，螺杆另行计算。

2、低合金钢筋一端采用徽头插片，另一端螺杆锚具时，预应力钢筋长度按预留孔道长度计算，螺杆另行计算。

3、低合金钢筋一端采用徽头插片，另一端采用帮条锚具时，预应力钢筋增加0.15m，两端采用帮条锚具时预应力钢筋共增加0.3m计算。

4、低合金钢筋采用后张硅自锚时，预应力钢筋长度增加0.35m计算。

5、低合金钢筋或钢绞线采用JM、XM、QM型锚具孔道长度在20m以内时，预应力钢筋长度增加1m；孔道长度20m以上时预应力钢筋长度增加1.8m计算。

6、碳素钢丝采用锥形锚具，孔道长在20m以内时，预应力钢筋长度增加1m；孔道长在20m以上时，预应力钢筋长度增加1.8m。

7、碳素钢丝两端采用镦粗头时，预应力钢丝长度增加0.35m计算。

钢筋的砼保护层厚度：

受力钢筋的砼保护层厚度，应符合设计要求，当设计无具体要求时，不应小于受力钢筋直径，并应符合下面的要求：

1、处于室内正常环境由工厂生产的预制构件，当砼强度等级不低于C20且施工质量有可靠保证时，其保护层厚度可按表中规定减少5mm，但预制构件中的预应力钢筋的保护层厚度不应小于15mm。

2、处于露天或室内高湿度环境的预制构件，当表面另作水泥砂浆抹面且有质量可靠保证措施时其保护层厚度可按表中室内正常环境中的构件的保护层厚度数值采用。

3、钢筋砼受弯构件，钢筋端头的保护层厚度一般为10mm；预制的肋形板，其主肋的保护层厚度可按梁考虑。

4、板、墙、壳中分布钢筋的保护层厚度不应小于10mm；梁、柱中的箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。

抗拉强度是钢筋在承受静力荷载的极限能力，可以表示钢筋在达到屈服点以后还有多少强度储备，是抵抗塑性破坏的重要指标。

钢筋有熔炼、轧制过程中的缺陷，以及钢筋的化学成分含量的不稳定，常常反映到抗拉强度上，当含碳量过高，轧制终止时温度过低，抗拉强度就可能很高；当含碳量少，钢中非金属夹杂物过多时，抗拉强度就较低。抗拉强度的高低，对钢筋混凝土结构抵抗反复荷载的能力有直接影响。

B. 低碳钢拉伸的四个阶段分别为

低碳钢拉伸的四个阶段分别为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。

低碳钢为韧性材料。其拉伸时的应力-应变曲线主要分四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段，在局部变形阶段有明显的屈服和颈缩现象。开始时为弹性阶段，完全遵守胡克定律沿直线上升，比例极限以后变形加快，但无明显屈服阶段。

1、弹性阶段OA：这一阶段试样的变形完全是弹性的，全部卸除荷载后，试样将恢复其原长。此阶段内可以测定材料的弹性模量E。

2、屈服阶段AS’：试样的伸长量急剧地增加，而万能试验机上的荷载读数却在很小范围内（图中锯齿状线SS’）波动。如果略去这种荷载读数的微小波动不计，这一阶段在拉伸图上可用水平线段来表示。若试样经过抛光，则在试样表面将看到大约与轴线成45°方向的条纹，称为滑移线。

3、强化阶段S’B 试样经过屈服阶段后，若要使其继续伸长，由于材料在塑性变形过程中不断强化，故试样中抗力不断增长。

4、颈缩阶段和断裂BK 试样伸长到一定程度后，荷载读数反而逐渐降低。此时可以看到试样某一段内横截面面积显著地收缩，出现“颈缩”的现象，一直到试样被拉断。

(2)什么是钢材的屈服阶段扩展阅读:

低碳钢优点:

1.低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢材具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低，切削加工性不佳，正火处理可以改善其切削加工性。

2.低碳钢有较大的时效倾向，既有淬火时效倾向，还有形变时效倾向。当钢从高温较快冷却时，铁素体中碳、氮处于过饱和状态，它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮物，因而钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，这种现象称为淬火时效。低碳钢即使不淬火而空冷也会产生时效。

参考资料来源：网络——低碳钢

C. 什么是钢筋的屈服，钢筋的应力 应变，钢筋的颈缩

在钢筋的拉伸试验中，当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力继续增加时，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。

钢筋的颈缩：在拉伸试验中，当应力超过极限应力时，变形迅速增加，试件最薄弱处的截面逐渐缩小，此时表现为钢筋的颈缩。

D. 钢材拉伸试验的四个阶段的特点,以及对应指标

钢材拉伸试验的四个阶段： （1）弹性阶段：这一阶段试样的变形完全是弹性的，全部写出荷载后，试样将恢复其原长。此阶段友闹内可以测定材料的弹性模量E。 （2）屈服阶段：试样的伸缓蚂长量急剧地增加，而万能试验机上的荷载读数却在很小范围内（图中锯齿状线）波动。如果略去这种荷载读数的微小波动不计，这一阶段在拉伸图上可用水平线段来表示好哪罩。若试样经过抛光，则在试样表面将看到大约与轴线成45°方向的条纹，称为滑移线。 （3）强化阶段：试样经过屈服阶段后，若要使其继续伸长，由于材料在塑性变形过程中不断强化，故试样中抗力不断增长。 （4）颈缩阶段和断裂阶段，试样伸长到一定程度后，荷载读数反而逐渐降低。

E. 从钢材的力学性能和工艺性能要求,分析如何评定建筑钢材的质量.

建筑钢材的力学性能有：抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性
建筑钢材的工艺性能有：冷弯性能、可焊性能

1. 抗拉性能

低碳钢拉伸时的应力－应变图 硬钢应力－应变图

抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。钢材受拉时，在产生应力的同时，相应地产生应变。应力和应变的关系反映出钢材的主要力学特征。从低碳钢（软钢）的应力-应变关系中可看出，低碳钢从受拉到拉断，经历了四个阶段：弹性阶段（OA）、屈服阶段(AB)、强化阶段(BC)和颈缩阶段(CD)。

⑴ 弹性阶段

在图中OA段，应力较低，应力与应变成正比例关系，卸去外力，试件恢复原状，无残余形变，这一阶段称为弹性阶段。弹性阶段的最高点（A点）所对应的应力称为弹性极限，用σp表示，在弹性阶段，应力和应变的比值为常数称为弹性模量，用E表示，即E=σ/ε。

⑵ 屈服阶段

当应力超过弹性极限后，应变的增长比应力快，此时，除产生弹性变形外，还产生塑性变形。当应力达到B上点时，即使应力不再增加，塑性变形仍明显增长，钢材出现了“屈服”现象，这一阶段称为屈服阶段。在屈服阶段中，应力会有波动，出现上屈服点（B上）和下屈服点(B下)。由于下屈服点比较比较稳定且容易测定，因此，采用下屈服点对应的应力作为钢材的屈服极限（σS）或屈服强度。

钢材受力达到屈服强度后，变形迅速增长，尽管尚未断裂，已不能满足使用要求，故结构设计中以屈服强度作为容许应力取值的依据。

⑶ 强化阶段

在钢材屈服到一定程度后，由于内部晶格扭曲、晶粒破碎等原因，阻止了塑性变形的进一步发展，钢材抵抗外力的能力重新提高，在应力－应变图上，曲线从B点开始上升直至最高点C，这一过程称为强化阶段；

对应于最高点C的应力称为抗拉强度（σb）。它是钢材所承受的最大拉应力。常用低碳钢的抗拉强度为375～500MPa。

条件屈服点： 某些合金钢或含碳量高的钢材（如预应力混凝土用钢筋和钢丝）具有硬钢的特点，其抗拉强度高，无明显屈服阶段，伸长率小。

故采用产生残余变形为0.2％原标距长度时的应力作为屈服强度，称为条件屈服点，用δ0.2表示。

强屈比：抗抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb/σS，是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高，但是，强屈比太大，钢材强度的利用率偏低，浪费材料。钢材的强屈比一般不低于1.2，用于抗震结构的普通钢筋实测的强屈比应不低于1.25。

⑷ 颈缩阶段

在钢材达到C点后，试件薄弱处的断面将显著减小，塑性变形急剧增加，产生“颈缩”现象而断裂（图8－3）。

钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面收缩率来表示。

伸长率：将拉断后试件拼合起来，测量出标距长度l1,l1与试件受力前的原标距l0之差为塑性变形值，它与原标距l0之比为伸长率δ，按下式计算：
式中 δ——伸长率；

l0——试件原始标距长度，mm；

l1——断裂试件拼合后标距长度，mm；

断面收缩率：是指断口处的面积收缩量与原面积之比
试件拉伸前和断裂后标距的长度

2.冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，以试验时的弯曲角度α和弯心直径d为指标表示。

钢材的冷弯试验是通过直径(或厚度)为a的试件，采用标准规定的弯心直径d（d = na，n为整数），弯曲到规定的角度时（180°或90°），检查弯曲处有无裂纹、断裂及起层等现象。若没有这些现象则认为冷弯性能合格。钢材冷弯时的弯曲角度α越大，d/a越小，则表示冷弯性能越好。

3. 冲击韧性

钢材的冲击韧性是处在简支梁状态的金属试样在冲击负荷作用下折断时的冲击吸收功。钢材的冲

击韧性与钢材的化学成分、组织状态，以及冶炼、加工都有关系。例如，钢材中磷、硫含量较高，存在偏析、非金属夹杂物和焊接中形成的微裂纹等都会使冲击韧性显著降低。

冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是：开始下降缓和，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种性质称为钢材的冷脆性；

4. 耐疲劳性

受交变荷载反复作用时，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象，称为疲劳破坏。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的，所以危害极大，往往造成灾难性的事故。

在一定条件下，钢材疲劳破坏的应力值随应力循环次数的增加而降低。钢材在无穷次交变荷载作用下而不至引起断裂的最大循环应力值，称为疲劳强度极限，实际测量时常以2×106次应力循环为基准。一般来说，钢材的抗拉强度高，其疲劳极限也较高。

5.焊接性能

焊接是把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。它是钢结构的主要连接形式。建筑工程的钢结构中，焊接结构要占90％以上。
钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。
钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大的影响。随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量超过0.25%时，可焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊接质量。

F. 钢材一次拉伸应力应变曲线的四个工作阶段是什么

1,弹性阶段:该段的应力与应变成线形关系；
2,屈服阶段:该段钢筋将产生很大的塑性变形版,应力应变权关系呈水平直线；
3,强化阶段:该段应力应变关系曲线重新变成上升趋势,将达到钢筋的抗拉强度值的顶点；
4,破坏阶段:该段应力应变关系曲线变化为下降曲线,应变加大,直至钢筋最终被拉断.

G. 低碳钢拉伸时的屈服阶段是怎么回事

1. 许用应力是根据塑性材料的强度理论得出的。强度理论是判断材料在复杂应力状态下是内否破坏的理论容。材料在外力作用下有两种不同的破坏形式：一是在不发生显著塑性变形时的突然断裂,称为脆性破坏;二是因发生显著塑性变形而不能继续承载的破坏，称为塑性破坏，即为屈服破坏，对于低碳钢为塑性材料破坏形式为屈服，所以要用屈服极限为标准并给于一定的安全系数来确定许用应力。屈服极限虽与弹性极限相近但并非相同。

2. 2.试验中，应力的读取是通过试验机的载荷读数间接获得的，即载荷F比上截面积A0，在屈服阶段，试件长度增加，截面积无显著变化（变形忽略仍认为为原始面积A0），而载荷F在小范围内上下抖动（F并非定值是微小波动）。