鋼結(jié)構(gòu)疲勞重點(diǎn)補(bǔ)充

鋼結(jié)構(gòu)疲勞重點(diǎn)補(bǔ)充第一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五(b)脈沖循環(huán)(a)完全對(duì)稱循環(huán)(c)不完全對(duì)稱循環(huán)(d)不完全對(duì)稱循環(huán)第二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五2.鋼材的疲勞

在循環(huán)荷載（連續(xù)反復(fù)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(jī)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(yīng)力小于屈服點(diǎn)。第三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五5.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（殘余應(yīng)力?。┢趶?qiáng)度最高；第8類為角焊縫應(yīng)力集中最嚴(yán)重疲勞強(qiáng)度最低。詳見鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范“疲勞計(jì)算的構(gòu)件和連接分類（附錄E）”。第四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五焊縫附近主體金屬的應(yīng)力由：實(shí)際應(yīng)力循環(huán)均形成在拉應(yīng)力范圍（2）應(yīng)力幅（Δσ）和應(yīng)力循環(huán)特征（應(yīng)力比ρ）A.對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)：第五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五

應(yīng)力幅對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度有很大影響，而與名義最大應(yīng)力σmax和應(yīng)力比ρ無關(guān)。第六頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五B.對(duì)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(yàn)資料可以繪出N次循環(huán)的疲勞圖(σmax和σmin關(guān)系曲線)。

當(dāng)ρ=0和ρ=-1時(shí)的疲勞強(qiáng)度分別為σ0和σ-1，連接BC并延長至A、D。非焊接結(jié)構(gòu)的疲勞圖DA第七頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五

由上述推導(dǎo)可知，對(duì)于非焊接結(jié)構(gòu)和軋制鋼材，疲勞強(qiáng)度與最大應(yīng)力、應(yīng)力比、循環(huán)次數(shù)和缺口效應(yīng)（構(gòu)造類型的應(yīng)力集中情況）有關(guān)。ABCD直線方程為：DA非焊接結(jié)構(gòu)的疲勞圖第八頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五（3）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N（疲勞壽命）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N<5×104，不需要進(jìn)行疲勞計(jì)算。

應(yīng)力幅越低，作用循環(huán)次數(shù)越多，疲勞壽命越高；應(yīng)力幅相同，作用的循環(huán)次數(shù)越多，疲勞壽命越高。0NX105N1N2fy123456第九頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五

由試驗(yàn)結(jié)果，以及上述分析可知鋼材的疲勞強(qiáng)度主要與構(gòu)件和連接分類（內(nèi)部缺陷、應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力）、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)和應(yīng)力幅有關(guān)。

焊接部位的疲勞強(qiáng)度與鋼材的靜力強(qiáng)度(屈服點(diǎn)fy)基本無關(guān)。

對(duì)于只有壓應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)作用，由于鋼材內(nèi)部缺陷不易開展，則不會(huì)發(fā)生疲勞破壞，不必進(jìn)行疲勞計(jì)算。第十頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五二、疲勞強(qiáng)度計(jì)算（一）常幅疲勞

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以繪出構(gòu)件或連接的應(yīng)力幅Δσ與相應(yīng)的致?lián)p循環(huán)次數(shù)N的關(guān)系曲線，按試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸的Δσ-N曲線為平均曲線(圖a)，取對(duì)數(shù)坐標(biāo)(圖b)。1.容許應(yīng)力幅[Δσ]

由于現(xiàn)階段對(duì)鋼材發(fā)生疲勞破壞尚處于進(jìn)一步研究階段，按概率極限狀態(tài)計(jì)算疲勞強(qiáng)度還不成熟，故采用容許應(yīng)力幅的計(jì)算方法。第十一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五Δσ-N曲線(a)0N式中：β--直線對(duì)縱坐標(biāo)的斜率；b1--直線在橫軸坐標(biāo)上的截距；

n--循環(huán)次數(shù)。(b)0N=5×104N=5X106............b第十二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五

考慮試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性，取平均值減去2倍lgN的標(biāo)準(zhǔn)差s作為疲勞強(qiáng)度下限，當(dāng)lgΔσ為正態(tài)分布時(shí)，保證率為97.7%。下限值的直線方程為：此時(shí)的Δσ即為容許應(yīng)力幅：式中：系數(shù)β、c--根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范“疲勞計(jì)算的構(gòu)件和連接分類”查表得到。2S2S(b)0N=5×104N=5X106............b1第十三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五2.疲勞強(qiáng)度計(jì)算式中：Δσ--計(jì)算部位的應(yīng)力幅；對(duì)于焊接部位:Δσ=σmax-σmin；對(duì)于其他部位：Δσ=σmax-0.7σmin(計(jì)算應(yīng)力幅）。σmax、σmin--計(jì)算部位每次應(yīng)力循環(huán)中的最大拉應(yīng)力和最小拉應(yīng)力或壓應(yīng)力（取負(fù)值）。說明：1）計(jì)算時(shí)用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值；2）由于來源于試驗(yàn)，已考慮動(dòng)力效應(yīng)，計(jì)算時(shí)不再考慮動(dòng)力系數(shù)；第十五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期五（二）變幅疲勞和吊車欠載效應(yīng)系數(shù)σσmaxσmin0t—欠載效應(yīng)系數(shù)