钢结构疲劳重点补充优选ppt资料

钢结构疲劳重点(zhòngdiǎn)补充第一页，共16页。(b)脉冲(màichōng)循环(a)完全对称(duìchèn)循环(c)不完全(wánquán)对称循环(d)不完全对称循环第二页，共16页。在循环荷载(hèzài)（连续反复荷载(hèzài)）作用下，经过有限次循环，钢材发生破坏的现象，称之为疲劳。疲劳破坏(pòhuài)是积累损伤的结果。缺陷→微观裂纹→宏观裂纹。属于脆性破坏，截面平均(píngjūn)应力小于屈服点。第三页，共16页。（1）构件(gòujiàn)和连接的分类规范将构件和连接的种类分为8类，第1类为轧制的型钢（残余应力小）疲劳强度最高；第8类为角焊缝应力集中最严重疲劳强度最低。详见钢结构设计规范“疲劳计算的构件和连接分类(fēnlèi)（附录E）”。第四页，共16页。焊缝附近(fùjìn)主体金属的应力由：实际应力循环均形成在拉应力范围（2）应力(yìnglì)幅（Δσ）和应力(yìnglì)循环特征（应力(yìnglì)比ρ）A.对于焊接(hànjiē)结构：第五页，共16页。应力幅对焊接结构的疲劳强度有很大影响(yǐngxiǎng)，而与名义最大应力σmax和应力比ρ无关。第六页，共16页。时不再考虑动力系数；b1--直线(zhíxiàn)在横轴坐标上的截距；详见钢结构设计规范“疲劳计算的构件和连接分类(fēnlèi)（附录E）”。详见钢结构设计规范“疲劳计算的构件和连接分类(fēnlèi)（附录E）”。由于现阶段对钢材发生疲劳破坏尚处于进一步研究阶段，按概率极限状态计算疲劳强度还不成熟，故采用容许应力幅的计算方法。重级工作制硬钩吊车1.(c)不完全(wánquán)对称循环--循环次数N=2X106的容许应力幅。由上述推导可知，对于非焊接结构和轧制钢材，疲劳强度与最大应力、应力比、循环次数和缺口效应（构造类型的应力集中(jízhōng)情况）有关。规范将构件和连接的种类分为8类，第1类为轧制的型钢（残余应力小）疲劳强度最高；--循环次数N=2X106的容许应力幅。Δσ-N曲线(qūxiàn)根据试验数据可以绘出构件或连接的应力幅Δσσmax、σmin--计算部位每次应力循环中的最大拉应力和考虑试验数据的离散性，取平均值减去2倍lgN的标准差s作为疲劳强度下限(xiàxiàn)，当lgΔσ为正态分布时，保证率为97.应力幅对焊接结构的疲劳强度有很大影响(yǐngxiǎng)，而与名义最大应力σmax和应力比ρ无关。B.对于(duìyú)非焊接结构和轧制钢材在循环(xúnhuán)次数N一定的情况下，根据试验资料可以绘出N次循环(xúnhuán)的疲劳图(σmax和σmin关系曲线)。当ρ=0和ρ=-1时的疲劳强度分别(fēnbié)为σ0和σ-1，连接BC并延长至A、D。非焊接结构的疲劳图DA第七页，共16页。由上述推导可知，对于非焊接结构和轧制钢材，疲劳强度与最大应力、应力比、循环次数和缺口效应（构造类型的应力集中(jízhōng)情况）有关。ABCD直线(zhíxiàn)方程为：DA非焊接结构的疲劳图第八页，共16页。（3）应力循环次数N（疲劳(píláo)寿命）应力循环次数N<5×104，不需要进行疲劳(píláo)计算。应力幅越低，作用循环(xúnhuán)次数越多，疲劳寿命越高；应力幅相同，作用的循环(xúnhuán)次数越多，疲劳寿命越高。0NX105N1N2fy123456第九页，共16页。由试验结果，以及上述分析可知钢材(gāngcái)的疲劳强度主要与构件和连接分类（内部缺陷、应力集中、残余应力）、应力循环次数和应力幅有关。焊接(hànjiē)部位的疲劳强度与钢材的静力强度(屈服点fy)基本无关。对于只有压应力的应力循环作用，由于(yóuyú)钢材内部缺陷不易开展，则不会发生疲劳破坏，不必进行疲劳计算。第十页，共16页。二、疲劳强度计算(jìsuàn)（一）常幅疲劳(píláo)根据试验数据可以绘出构件或连接的应力幅Δσ与相应的致损循环(xúnhuán)次数N的关系曲线，按试验数据回归的Δσ-N曲线为平均曲线(图a)，取对数坐标(图b)。1.容许应力幅[Δσ]

由于现阶段对钢材发生疲劳破坏尚处于进一步研究阶段，按概率极限状态计算疲劳强度还不成熟，故采用容许应力幅的计算方法。第十一页，共16页。Δσ-N曲线(qūxiàn)(a)0N式中：β--直线(zhíxiàn)对纵坐标的斜率；b1--直线(zhíxiàn)在横轴坐标上的截距；n--循环次数。(b)0N=5×104N=5X106............b第十二页，共16页。考虑试验数据的离散性，取平均值减去2倍lgN的标准差s作为疲劳强度下限(xiàxiàn)，当lgΔσ为正态分布时，保证率为97.7%。下限(xiàxiàn)值的直线方程为：此时(cǐshí)的Δσ即为容许应力幅：式中：系数(xìshù)β、c--根据钢结构设计规范“疲劳计算的构件和连接分类”查表得到。2S2S(b)0N=5×104N=5X106............b1第十三页，共16页。第十四页，共16页。式中：Δσ--计算部位的应力幅；对于焊接部位:Δσ=σmax-σmin；对于其他(qítā)部位：Δσ=σmaxmin(计算应力幅）。σmax、σmin--计算部位每次应力循环中的最大拉应力和最小拉应力或压应力（取负值）。说明：1）计算时用荷载的标准值；2）由于来源于试验，已考虑动力效应(xiàoyìng)，计算时不再考虑动力系数；第十五页，共16页。（二）变幅疲劳和吊车欠载效应(xiàoyìn