鋼結(jié)構(gòu)疲勞重點補充

1、鋼結(jié)構(gòu)疲勞重點補充第1頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三(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)第2頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三2.鋼材的疲勞 在循環(huán)荷載（連續(xù)反復荷載）作用下，經(jīng)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(jié)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。第3頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三5.影響鋼材疲勞的主要因素（1）構(gòu)件和連接的分類 規(guī)范將構(gòu)件和連接的種類分為 8類，第1類為軋制的型鋼（殘余

2、應力小）疲勞強度最高；第8類為角焊縫應力集中最嚴重疲勞強度最低。 詳見鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范“疲勞計算的構(gòu)件和連接分類（附錄E）”。第4頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三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（）和應力循環(huán)特征（應力比）A. 對于焊接結(jié)構(gòu)：第5頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三 應力幅對焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強度有很大影響，而與名義最大應力max和應力比無關(guān)。第6頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三B. 對于非焊接結(jié)構(gòu)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(max和

3、min關(guān)系曲線)。 當=0和=-1時的疲勞強度分別為0 和-1，連接BC并延長至A、D。非焊接結(jié)構(gòu)的疲勞圖DA第7頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三 由上述推導可知，對于非焊接結(jié)構(gòu)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(gòu)造類型的應力集中情況）有關(guān)。ABCD直線方程為：DA非焊接結(jié)構(gòu)的疲勞圖第8頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三（3）應力循環(huán)次數(shù)N（疲勞壽命）應力循環(huán)次數(shù)N5104，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。0NX105N1N2fy123456

4、第9頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三 由試驗結(jié)果，以及上述分析可知鋼材的疲勞強度主要與構(gòu)件和連接分類（內(nèi)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(guān)。 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(guān)。 對于只有壓應力的應力循環(huán)作用，由于鋼材內(nèi)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。第10頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三二、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(gòu)件或連接的應力幅與相應的致?lián)p循環(huán)次數(shù)N的關(guān)系曲線，按試驗數(shù)據(jù)回歸的-N曲線為平均曲線(圖a)，取對數(shù)坐標(圖b)。1.容許應力幅 由于現(xiàn)階段對鋼

5、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。第11頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三-N曲線(a)0N式中：-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)。(b)0N=5104N=5X106.b第12頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三 考慮試驗數(shù)據(jù)的離散性，取平均值減去2倍lgN的標準差 s 作為疲勞強度下限，當lg為正態(tài)分布時，保證率為97.7%。下限值的直線方程為：此時的即為容許應力幅：式中：系數(shù)、c-根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范“疲勞計算的構(gòu)件和連接分類”查表得到。2S2S(b

6、)0N=5104N=5X106.b1第13頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三第14頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三2.疲勞強度計算式中：-計算部位的應力幅； 對于焊接部位: =max-min； 對于其他部位：=max-0.7min(計算應力幅）。 max、min-計算部位每次應力循環(huán)中的最大拉應力和 最小拉應力或壓應力（取負值）。說明： 1）計算時用荷載的標準值； 2）由于來源于試驗，已考慮動力效應，計算 時不再考慮動力系數(shù)；第15頁，共16頁，2022年，5月20日，23點9分，星期三（二）變幅疲勞和吊車欠載效應系數(shù)maxmin0t欠載效應系數(shù)。重級工作制硬鉤吊車1.0；重級