鋼結構疲勞重點補充

1、(b)脈沖循環(huán),(a)完全對稱循環(huán),(c)不完全對稱循環(huán),(d)不完全對稱循環(huán),,,2.鋼材的疲勞,在循環(huán)荷載（連續(xù)反復荷載）作用下，經過有限次循環(huán)，鋼材發(fā)生破壞的現(xiàn)象，稱之為疲勞。,3.疲勞破壞的機理,疲勞破壞是積累損傷的結果。缺陷→微觀裂紋→宏觀裂紋。,4.疲勞破壞的特征,屬于脆性破壞，截面平均應力小于屈服點。,5.影響鋼材疲勞的主要因素,（1）構件和連接的分類,規(guī)范將構件和連接的種類分為 8類，第1類為軋制的型鋼（殘余應力?。┢?/p>

2、勞強度最高；第8類為角焊縫應力集中最嚴重疲勞強度最低。 詳見鋼結構設計規(guī)范“疲勞計算的構件和連接分類（附錄E）”。,焊縫附近主體金屬的應力由：,實際應力循環(huán)均形成在拉應力范圍,（2）應力幅（Δσ）和應力循環(huán)特征（應力比ρ）,A. 對于焊接結構：,,應力幅對焊接結構的疲勞強度有很大影響，而與名義最大應力σmax和應力比ρ無關。,B. 對于非焊接結構和軋制鋼材,在循環(huán)次數(shù)N一定的情況下，根據(jù)試驗資料可以繪出N次循環(huán)的疲勞圖(σmax和σm

3、in關系曲線)。,當ρ=0和ρ=-1時的疲勞強度分別為σ0 和σ-1，連接BC并延長至A、D。,由上述推導可知，對于非焊接結構和軋制鋼材，疲勞強度與最大應力、應力比、循環(huán)次數(shù)和缺口效應（構造類型的應力集中情況）有關。,ABCD直線方程為：,（3）應力循環(huán)次數(shù)N（疲勞壽命）,應力循環(huán)次數(shù)N<5×104，不需要進行疲勞計算。,應力幅越低，作用循環(huán)次數(shù)越多，疲勞壽命越高； 應力幅相同，作用的循環(huán)次數(shù)越多，疲勞壽命越高

4、。,,,,,,,,0,NX105,,,N1,,,N2,,,,fy,1,2,3,4,5,6,,,由試驗結果，以及上述分析可知鋼材的疲勞強度主要與構件和連接分類（內部缺陷、應力集中、殘余應力）、應力循環(huán)次數(shù)和應力幅有關。,焊接部位的疲勞強度與鋼材的靜力強度(屈服點fy)基本無關。,對于只有壓應力的應力循環(huán)作用，由于鋼材內部缺陷不易開展，則不會發(fā)生疲勞破壞，不必進行疲勞計算。,二、疲勞強度計算,（一）常幅疲勞,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)可以繪出構件或連接的

5、應力幅Δσ與相應的致?lián)p循環(huán)次數(shù)N的關系曲線，按試驗數(shù)據(jù)回歸的Δσ-N曲線為平均曲線(圖a)，取對數(shù)坐標(圖b)。,1.容許應力幅[Δσ],由于現(xiàn)階段對鋼材發(fā)生疲勞破壞尚處于進一步研究階段，按概率極限狀態(tài)計算疲勞強度還不成熟，故采用容許應力幅的計算方法。,,Δσ-N曲線,(a),,,,,,,,,0,N,,,式中：β--直線對縱坐標的斜率； b1--直線在橫軸坐標上的截距； n--循環(huán)次數(shù)。,考慮試驗數(shù)據(jù)的離散性

6、，取平均值減去2倍lgN的標準差 s 作為疲勞強度下限，當lgΔσ為正態(tài)分布時，保證率為97.7%。下限值的直線方程為：,此時的Δσ即為容許應力幅：,式中：系數(shù)β、c--根據(jù)鋼結構設計規(guī)范“疲勞計算的構件和連接分類”查表得到。,2.疲勞強度計算,,式中：Δσ--計算部位的應力幅； 對于焊接部位: Δσ=σmax-σmin； 對于其他部位：Δσ=σmax-0.7σmin(計算應力幅）。 σmax、σmi