为什么采用钢材的屈服点作为强度设计标准

随着建筑物抗震技术的发展及对抗震机理的深入分析，消能抗震成为建筑物抗震技术的一个发展趋势。低屈服点钢作为消能抗震设计中主要部件的制作材料，其研制、发展自20 世纪90 年代以来受到广泛关注，并在钢种的研制和工程应用方面取得显著进展。

机理分析

最初用于制作消能构件的是普通低碳钢，其屈服强度在200 MPa 以上，但伸长率较低。为提高消能阻尼器的抗震效果，必须制备出强度更低、塑性更好的钢板。为此，研究人员对钢板屈服强度的产生机理进行分析，提出了降低屈服强度的有效方法。

为降低强度，必须消除如晶界强化、固溶强化、位错强化和析出强化等强化手段。低屈服点钢采用接近工业纯铁的成分设计，通过晶粒粗化及添加少量Ti、Nb 固定C、N 原子以降低其对位错运动的阻碍作用。

Ti 在钢中可依次形成TiN→Ti4C2S2→TiS 和TiC，所有多余的Ti(Ti-3.42N-1.5S)最后可以形成TiC。台湾中钢的研究表明,钢中多余的Ti 量达到0.03%或者与3.99C 比值为2 时，铁素体晶粒尺寸显著增加，认为较多的Ti 使得TiN、TiS 和TiC 等颗粒粗化从而失去晶界钉扎作用。

而当多余的Ti 量超过0.03%时，由于多余Ti 产生的溶质拖拽效应反而使得晶粒尺寸减小。但仅靠多余的Ti 不能产生如此明显的晶粒长大效果，自由C 原子的消除也有一定的作用。即仅仅添加Ti 并不能使钢板的屈服强度降低到100MPa 以下。

台湾中钢对加Ti 的部分钢板在650~950℃进行了回火试验。结果发现，在750~850℃回火，很多钢板的屈服强度从200MPa 迅速降低到100MPa以下，而不含Ti 的钢板只有小幅的下降。

扩展资料

影响因素

影响屈服强度的内在因素有：结合键、组织、结构、原子本性。

如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看，可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：

(1)固溶强化；

(2)形变强化；

(3)沉淀强化和弥散强化；

(4)晶界和亚晶强化。沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。在这几种强化机制中，前三种机制在提高材料强度的同时，也降低了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能提高强度又能增加塑性。

影响屈服强度的外在因素有：温度、应变速率、应力状态。

随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同，屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。

工程意义

传统的强度设计方法，对塑性材料，以屈服强度为标准，规定许用应力[σ]=σys/n，安全系数n因场合不同可从1.1到2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力[σ]=σb/n，安全系数n一般取6。

需要注意的是，按照传统的强度设计方法，必然会导致片面追求材料的高屈服强度，但是随着材料屈服强度的提高，材料的抗脆断强度在降低，材料的脆断危险性增加了。

屈服强度不仅有直接的使用意义，在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量。例如材料屈服强度增高，对应力腐蚀和氢脆就敏感；材料屈服强度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标。

参考资料来源：百度百科-屈服点

参考资料来源：百度百科-屈服强度

拉力超过屈服点，钢材就变形了，所以必须使用屈服点，而不是极限强度来设计。

屈服以后材料就发生变形了，在强度上虽然没有断裂，但是已经发生了较大的变形，无法满足使用要求了。