结构设计原理钢结构疲劳.pdf

结构疲劳问题 结构疲劳问题 1、疲劳现象 f atig ue 在连续反复（循环） 荷载作用下，当应力 低于抗拉强度甚至低 于屈服强度便发生突 然脆性断裂。这种现 象称钢材疲劳破坏。 1 结构疲劳问题 结构疲劳问题 材的疲劳过程 可分为裂纹的形成、裂纹缓慢扩展和最后迅速断裂 三个阶段。 疲劳强度与反复荷载引起的应力种类 （拉应力、压 应力、剪应力和复杂应力等）、应力循环形式、应 力循环次数、应力集中程度和残余应力等有关。 2 结构疲劳问题 结构疲劳问题 产生疲劳的原因 连续反复荷载 材料局部缺陷 （工艺微裂纹、焊缝夹渣） 3 结构疲劳问题 结构疲劳问题 疲劳破坏机理 1）形成微裂纹 材料已有微裂纹或加载使杂质附近发生应力集中， 造成新的微裂纹。 疲劳破坏由裂缝发展所致。因此，无拉应力，则无 疲劳破坏；无拉应力，不验算疲劳。 裂缝反复扩张、闭合，使疲劳断口上有半椭园光滑 区，其余部分粗糙； 4 结构疲劳问题 结构疲劳问题 有拉应力裂缝张开 无拉应力裂缝闭合 5 结构疲劳问题 结构疲劳问题 疲劳破坏机理 2）反复荷载下微裂纹发展成宏观裂纹 反复荷载下微裂纹尖端应力集中、材料硬化，裂纹 开展，出现宏观裂纹。 裂纹尖端应力集中使裂纹开展 6 结构疲劳问题 结构疲劳问题 疲劳破坏机理 3）宏观裂纹发展，断面削弱，脆性断裂 7 结构疲劳问题 结构疲劳问题 应力比与应力幅 应力比： =s / s max min 应力幅：循环一周最大、最小应力差 Ds= s - s m