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文档简介

65 钢结构构件及其连接的疲劳计算 由于钢结构构件的焊缝附近存在残余应力， 交变应力中的最大工作应力（名义应力）和残余应力叠加后， 得到的实际应力往往达到材料的屈服极限ss，不能再按交变应 力中的最大工作应力建立疲劳强度条件。试验结果表明，焊接 钢结构构件及其连接的疲劳寿命由应力幅控制。 Date 1 . 常幅疲劳（应力幅为常量） 在常温,无腐蚀环境下常幅疲劳破坏试验表 明：发生疲劳破坏时的应力幅Ds 与循环次数N（疲劳寿命）在 双对数坐标中的关系是斜率为1/b，在lgDs轴上的截距为 lg(a/b)的直线，如图所示。 其表达式为 （65a） 或写成（65b） 式中，b, a 为有关的参数。 lg s lg s1 lg s2 lg N1 lg N2 lg N 1 b Date 2 引入安全因数后，得许用应力幅为 （66） 式中，C, b 是与材料、构件和连接的种类及受力情况有关 的参数。钢结构设计规范中，将不同的受力情况的构件与连接 分为8类（书表62）。表61中给出了Q235钢8个类别的C， b 值。疲劳强度条件为 （67） Date 3 例 69 一焊接箱形钢梁，在跨中截面受 到Fmin=10 kN和Fmax =100 kN 的常幅交变荷载作用，跨中截面 对其水平形心轴z的惯性矩 Iz=68.510-6 m4。该梁由手工焊接 而成，属4类构件，若欲使构件在服役期限内，能承受2106次 交变荷载作用。试校核其疲劳强度。 Date 4 2. 确定Ds ，并校核疲劳强度 显然 从表中查得 C =2.181012，b =3， 解：1. 计算跨中截面危险点（a点）的应力幅 Date 5 . 变幅疲劳（应力幅不是常量，如图） 若以最大应力 幅按常幅疲劳计算，过于保守。 当应力谱已知时，可用线性累积 损伤法则，将变幅疲劳折算成常 幅疲劳。 每个应力幅水平都形成疲劳损伤，同一应力 幅水平，每次循环的损伤相同（线性损伤），将所有损伤累积 ，当其到达临界值时发生疲劳破坏。 (1) 线性累积损伤法则 Date 6 Ds Ds1 Dsk Dsi NkNiN1 N 将Ds 划分为 Ds1 Dsi Dsk 。根据应力谱统计 在服役期内每个应力幅水平的实际循 环次数，记为 n1 ni nk。并测定每 个应力幅水平的疲劳寿命，记为 N1 Ni Nk。 每一应力循环的损伤为，1/ N11/ Ni1/ Nk， 服役期内总的损伤为 Date 7 疲劳破坏条件为 （1） 若变幅疲劳与常幅疲劳在双对数坐标中有相 同的曲线。则变幅疲劳中任一级应力幅水平均有 （2） 设想有常幅Dse作用Sni次，使构件产生疲劳破坏，有 （3） 式中，Dse为等效应力幅。 (2) 将变幅疲劳折算成等效的常幅疲劳 Date 8 （4） （69） 式中，分子中的ni 为应力水平为Dsi 时的实际循环次数，分母 中的S
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