焊接过程的关键通常是使构件局部加热熔化,随后是连续地冷却。由于焊接等局部加热及材料本身受到的约束作用,材料在温度较高时发生了塑性变形或相变,在冷却后被保留了下来,在构件内部形成了一个自相平衡的内应力场,即残余应力场。残余应力的峰值往往达到甚至超过母料的屈服强度,当这些焊接构件投入工程使用中时,它们所受荷载引起的工作应力与其内部的焊接残余应力相互叠加,将导致焊接构件产生二次变形和焊应力重分布,从而降低焊接构件的刚度和稳定性。工程应用中也不乏这种将型钢直接焊接成钢梁或钢架的构件。
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梁上出现使梁成为可动机构的一定数量的塑性铰后,梁即到达抗弯的极限状态而***。当按塑性设计时,考虑梁上形成塑性铰及由此引起的内力重分布。采用塑性设计的钢梁,与按弹性阶段设计的梁相比较,可减小截面尺寸,节省钢材,但一般只适用于受静力荷载的热轧型钢梁和等截面焊接组合梁,同时组合梁板件的宽厚比应有较严格的限制,以免板件局部失稳而降低梁的承载能力。
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钢梁的强度包括抵抗弯曲、剪切以及竖向局部承压的能力。抗弯能力可由材料力学中的弯曲应力公式求得(见梁的基本理论)。当按弹性阶段设计时,取计算截面的边缘纤维应力达到钢材的屈服点作为极限状态。边缘纤维应力达到屈服点后,梁实际上还可继续承受荷载。随着荷载的继续加大,弯矩所在截面上的塑性变形沿截面从边缘向***不断发展和扩大,工字钢悬挑梁生产商,后在该截面处形成塑性铰。
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