鋼結(jié)構(gòu)疲勞重點(diǎn)補(bǔ)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(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)。,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)力小）疲

2、勞強(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）”。,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. 對于焊接結(jié)構(gòu)：,,應(yīng)力幅對焊接結(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)。,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(yàn)資料可以繪出N次循環(huán)的疲勞圖(σmax和σm

3、in關(guān)系曲線)。,當(dāng)ρ=0和ρ=-1時的疲勞強(qiáng)度分別為σ0 和σ-1，連接BC并延長至A、D。,由上述推導(dǎo)可知，對于非焊接結(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：,（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

4、。,,,,,,,,0,NX105,,,N1,,,N2,,,,fy,1,2,3,4,5,6,,,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，則不會發(fā)生疲勞破壞，不必進(jìn)行疲勞計(jì)算。,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

5、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)，取對數(shù)坐標(biāo)(圖b)。,1.容許應(yīng)力幅[Δσ],由于現(xiàn)階段對鋼材發(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。,,Δσ-N曲線,(a),,,,,,,,,0,N,,,式中：β--直線對縱坐標(biāo)的斜率； b1--直線在橫軸坐標(biāo)上的截距； n--循環(huán)次數(shù)。,考慮試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性

6、，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，保證率為97.7%。下限值的直線方程為：,此時的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。,2.疲勞強(qiáng)度計(jì)算,,式中：Δσ--計(jì)算部位的應(yīng)力幅； 對于焊接部位: Δσ=σmax-σmin； 對于其他部位：Δσ=σmax-0.7σmin(計(jì)算應(yīng)力幅）。 σmax、σmi