钢材的疲劳破坏.ppt

3.2 钢材的疲劳破坏 P46,1疲劳破坏： 微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。 特点：断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度；属于脆性破坏，塑性变形极小，没有预兆，危险性较大。 疲劳破坏属于反复荷载作用下的脆性破坏。 疲劳断裂分为三个阶段：裂纹的形成、裂纹缓慢扩展与最后迅速断裂。 钢结构中总是存在裂纹，如焊缝中的微观裂纹、孔洞、夹渣等缺陷；非焊接结构中的冲孔、剪边、气割等也存在微观裂纹。,疲劳破坏构件的断口：上面一部分呈半椭圆形光滑区，其余部分则为粗糙区。,完全对称循环：1； 静荷载： + 1；脉冲循环：0； =0(1)，以拉应力为主的应力循环。,一个循环：连续重复荷载下应力往复变化一周。 应力比值：min/max ；表示应力循环特性，拉应力为正值。,应力幅：=maxmin 表示应力变化的幅度，其值总为正值。,常幅应力循环：应力循环中应力幅为常数。 变幅应力循环：每次应力循环，应力幅值不是常数。,2疲劳强度与循环次数的关系 （-n曲线）,疲劳寿命： 致损循环次数, n =5106,水平线段是疲劳极限，循环次数大于一定数值后不再下降。,lgn=b-lg,P49 图3.4,c、 与构件和连接类别有关的系数， 查P49。 n 应力循环次数。,5疲劳验算及容许应力幅,直接受到重复荷载作用的构件，应力循环次数n5104时，应进行疲劳验算。 GB50017规范规定疲劳计算按容许应力方法进行验算。 疲劳验算：按可变荷载标准值进行，荷载计算中不乘以吊车动力系数。,6、影响疲劳强度的因素P46,1）微观裂纹和应力集中 将构件和连接形式按应力集中对疲劳强度分8类。 P366附表3 2）应力幅 =maxmin 3）应力比 min/max 4）应力循环次数,疲劳强度与钢材的静力强度无关。类别相同时采用高强度钢材其疲劳强度无明显差异。,（1）承受动力荷载重复作用 （2）应力变化的循环次数 n 5104 （3）应力循环中出现拉应力,7、疲劳需验算的情况,8、疲劳计算 P50,（1） 常幅疲劳验算公式： (3.28) 焊接结构的应力幅 =maxmin； 非焊接部位的应力幅 =max0.7min， 应力拉为正，压为负。 常幅疲劳的容许应力幅,（2）变常幅疲劳验算公式：P51 f 2106 (3.29),f 欠载效应的等效系数 P51 表3.8,