钢材安全系数与许用应力

安全系数与许用应力

由于各种原因使结构丧失其正常工作能力的现象，称为失效。工程材料失效的两种形式为：

（1）塑性屈服，指材料失效时产生明显的塑性变形，并伴有屈服现象。如低碳钢、铝合金等塑性材料。

（2）脆性断裂，材料失效时几乎不产生塑性变形而突然断裂。如铸铁、混凝土等脆断材料。

许用应力：保证构件安全可靠工作所容许的最大应力值。

对于塑性材料，进入塑性屈服时的应力取屈服极限，对于某些无明显屈服平台的合金材料取，则危险应力或；对于脆性材料：断裂时的应力是强度极限，则。

构件许用应力用表示，则工程上一般取

塑性材料：；

脆性材料：

分别为塑性材料和脆性材料的安全系数。

表1 常用金属材料拉伸和压缩时的机械性质（常温、静载）

材料名称

牌号

屈服点s σ

2

(kgf /cm ) 抗拉强度b σ

2

(kgf /cm ) 抗压强度c σ

2

(kgf /cm )

伸长率s ε

%

用途

普通碳素钢 (GB700-65)

A3

240 （2400）

380～470

(3800～4700)

25～27 金属结构构

件，普通零

件

A5

280 （2800）

500～620

(5000～6200)

19～21 同上

优质碳素钢

45

360

(3600)

610

(6100)

16

强度要求

较高的零

件， 齿轮、轴等 50

390

(3900)

660

(6600)

13

齿轮、连杆、轮缘 扁弹簧、轧辊等 普通低合金钢

16Mn

280～350

(2800～3500) 480～520

(4800～5200)

19～21

建筑结构、起重

设备、容器、

造船、矿山机械 15MnV

340～420

(3400～4200) 500～560

(5000～5600)

17～19

中高压容器、

车辆、 桥梁、 起重机

材料名称

牌号

屈服点s σ

抗拉强度b σ 抗压强度c σ 伸长率s ε

用途

2

(kgf/cm)2

(kgf/cm)2

(kgf/cm)

%

合金结构钢

40Cr

（调质）

550～800

(5500～8000)

750～1000

(7500～10000)

9～15

齿轮、轴、

曲轴、连杆

等

40MnB

（调质）

500～800

(5000～8000)

750～1000

(7500～10000)

10～12

可代替

40Cr钢

球墨铸铁

300～420

(3000～4200)

400～600

(4000～6000)

1.5～10

轧辊、曲轴、

凸轮轴、齿

轮、

活塞、阀门、

底座

灰口铸铁 HT15-33

100～280

(1000～2800)

650

(6500)

轴承盖、基

座、

泵体、壳体HT20-40

160～320

(1600～3200)

750

(7500)

同上

铝合金

L Y11

110～240

(1100～2400)

210～420

(2100～4200)

18

航空结构

件、

铆钉等LD9

280

(2800)

420

(4200)

13

内燃机活塞

等

铜合金

QA19-2

(软)

300

（3000）

450

(4500) 20～40 船舶零件QA19-4

（软）

200

(2000)

500～600

(5000～6000)

40

齿轮、轴套

等

表2常用非金属材料拉伸和压缩时的机械性质（常温、静载）

材料名称抗拉强度

b

σ

2

(kgf/cm)

抗压强度

c

σ

2

(kgf/cm)

伸长率

s

%

用途

酚醛层压板(HG2-212-65)

85～100

（850～1000）

垂直于板层：230～250

（2300～2500）

平行于板层：130～150

(1300～1500)

结构材料和各

种机械零件

有机玻璃

>55

(>550)

130

(1300)

聚三氟氯乙烯

30

≥

(300

≥)

20

≥

耐腐蚀高压密

封件、泵和管道

零件

聚四氟乙烯

14～24

(140～240) 150～350

耐腐蚀、耐高温

的密封元件、管

道、衬里、容

器、轴承等

尼龙

55～70

(550～700)

46～90

(460～900)

10～200

红松（顺纹）

98

(980)

33 (330)

杉木（顺纹）

77～97

（770～970）

36～41 （360～410）

混凝土

0.3～1

（3～10）

2.5～80

（25～800）

(完)