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1、,2.4 钢材的疲劳破坏,1、疲劳现象,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。,钢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。,（1）连续反复荷载（2）材料局部缺陷（工艺微裂纹、焊缝夹渣,2、产生疲劳的原因,3、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
2、。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；,（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。,（3）宏观裂纹发展，断面削弱，脆性断裂,“常幅疲劳”是指在使用期内交变荷载下每次循环的应力变化幅值相同；否则称“变幅疲劳”，如上图所示。承受吊车荷载的吊车梁属变幅疲劳，因为起吊重量有时满载，有时欠载。,1.应力比与应力幅应力比：=max/min 应力幅：循环一周最大、最小应力差=max-min,根据调查，我国钢结构规范以n=105作为承受动力荷载重复作用的钢结构构件（如吊车梁，吊车桁架和工作平台梁等）及其连接所具有的最小疲劳极
3、限。因此，当设计要求的应力循环次数n105时，应进行疲劳检算。,4.疲劳强度与应力循环次数（疲劳寿命）的关系,为保证疲劳寿命，在设计基准期内应力循环次数n应大于规定的疲劳极限，如国际焊接学会（IIW）和国际标准化组织（ISO）建议n=5106次为疲劳极限。,对钢结构进行疲劳计算时有如下规定,1）承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接，当应力变化循环次数n等于或大于105次时，应进行疲劳计算；2）在应力循环中不出现拉应力的部位，可不计算疲劳；3）计算疲劳时，应采用荷载的标准值；,4）对于直接承受动力荷载的结构，计算疲劳时，动力荷载标准值不应乘以动力系数；5）计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳时，吊车荷载应按作用在跨间内起重量最大的一台吊车确定。,
