钢材的疲劳

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钢材的疲劳-常幅疲劳

[Ds](N/mm2)（对数尺） β ＝4 1
1 β ＝3
n（对数尺）
疲劳容许应力幅[Ds]与应力循环次数n的关系曲线
钢材的疲劳——常幅疲劳
四、常幅疲劳验算参数Ｃ和的取值
构件和连接类别
Ｃ β
1
1940×1012
2
861×1012

3
3.26×1012
4
2.18×1012
5
1.47×1012
6
0.96×1012
有光泽的晶粒状或人字纹。而疲劳破坏的主要断口特征是放射和年轮状花纹。
（3）疲劳对缺陷十分敏感。
钢材的疲劳——常幅疲劳
二、引起疲劳破坏交变荷载的两种类型常幅交变荷载----常幅应力----常幅疲劳变幅交变荷载----变幅应力----变幅疲劳应力比（）
循环应力中绝对值最小的峰值应力smin与绝对值最大的峰值应力smax之比。= smin
钢材的疲劳——常幅疲劳
钢材的疲劳——常幅疲劳
一、疲劳破坏的特征定义：钢材在循环荷载作用下，应力虽然低于极限强度，甚至低于屈服强度，但仍然会发生断裂破坏，这种破坏形式就称为疲劳破坏。
破坏过程：裂纹的形成----裂纹的扩展----最后的迅速断裂而破坏
破坏特点：（1）疲劳破坏时的应力小于钢材的屈服强度，钢材的塑性还没有展开，属于脆性破坏。（2）疲劳破坏的断口与一般脆性破坏的断口不同。一般脆性破坏后的断口平直，呈
三、常幅疲劳 2. 焊接结构的疲劳
f
y
y
f
y
最大：
最小：
s m a x
f
f
y
f
y
Ds
f s
y
m a x

疲劳破坏

疲劳破坏属脆性破坏，破坏非常突然，几乎以2000 ms的速度断裂，比塑性破坏产生的危害更为严重和危险。
直接承受动力荷载循环作用的钢构件及其连接，容易发生疲劳破坏。例如，像吊车梁，吊车桁架及其制动结构等结构，在设计时应考虑验算其疲劳强度。
通常，钢结构的疲劳破坏属高周低应变疲劳，即总应变幅小，破坏前荷载循环次数多。疲劳破坏可分为常幅疲劳和变幅疲劳。
所有应力循环内的应力幅保持为常量，这种循环荷载作用称为常幅破坏。
对于常幅疲劳，其计算表达式如下 19401012
[Δ ] ( C )1/
n
Δσ≤[σ]
[σ]——容许应力幅 Δσ——循环荷载产生的应力幅
表1.1 参数C、β
构件及
1
2
3
4
5
6
7
8
连接类
别
C 19401012 8611012 3.261012 2.181012 1.471012 0.961012 0.6510120.411012
β
4
4
3
3
3
3
3
3
对于结构的焊接部位Δσ应按 Δσ=σmax-σmin 对非焊接部位 Δσ=σmax-0.7σmin。由上式可见，容许应力幅与钢材的强度无关，这表明不同钢材具有相同的抗疲劳性能。
2. 变幅疲劳计算
吊车梁所承受的吊车荷载幅值随时间变化，因此其应力幅也随时间发生变化，此种情况属于变幅疲劳。
f ——变幅荷载的欠载效应系数
吊车类别
表1.2变幅荷载的欠载效应系数
工作制软钩吊车中级工作制吊车
f
1.0
f
0.8
0.5
3.疲劳计算应注意问题
➢ 当n≥105时，应进行疲劳计算。

钢结构疲劳分析

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钢结构疲劳问题
其他原因：行动活荷载；焊接缺陷：孔洞、夹渣等；成型控制缺陷（冲孔、剪边、气割）；几何截面的突然变形；地震的对结构的反复摇摆，温度变化。
20
钢结构疲劳问题
疲劳计算原则
安全寿命法：先估计一个荷载谱，然后通过分析和实验找出关键构件在这一荷载普下的语气寿命，在引入安全系数以得到安全寿命，安全寿命决定使用期限，就够后构件到安全寿命就要报废或者更换，使用于飞机设计。
应力比：R=min/ max
应力幅：循环一周最大、最小应力差
= max- min
t
t
常幅疲劳
变幅疲劳
“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”。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。
9
钢结构疲劳问题
a）静应力R=1 b）脉动循环应力R=0 c)对称循环应力R=-1
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钢结构疲劳问题
延长疲劳寿命的方法：减小初始裂纹尺寸a1。因为在裂纹尺寸很小时，扩展速率da/dN很低；降低构件所承受的应力和采用韧性较好的材料。减低应力幅要求增大构件截面，从而提高造价。采用高韧性材料和加强施工质量控制也都要提高造价。于是要权衡轻重做出最佳的方案
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钢结构疲劳问题
高周疲劳：在疲劳破坏之前具有应力大，应变小的特点低周疲劳：在疲劳破损之前具有应力小，应变大的特点采用较小的循环应力，可降低疲劳强度，增大构件的寿命
I:对接焊缝 II:角接焊缝
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钢结构疲劳问题
应力幅准则
自从焊接结构用于承受疲劳荷载以来，工程界从实践逐渐认识
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钢结构疲劳问题
A的纵坐标是在N=N1时，交变循环荷载作用下的 max

钢材的疲劳概念

钢材的疲劳概念钢材的疲劳是指在交变荷载作用下，经过多次应力循环后引发的破裂现象。

疲劳破坏是材料科学和工程领域的重要问题之一，对于钢材在工程设计和结构使用中的安全性具有重要意义。

钢材的疲劳概念源自于实际工程实践中的应力循环现象。

在很多机械设备、航空航天、桥梁、建筑等结构中，常常会受到交变或重复应力的作用。

虽然这些应力的幅值可能远远低于钢材的屈服应力，但当循环应力的幅值和次数达到一定数值时，钢材内部就会逐渐发展裂纹，最终出现破裂。

因此，钢材的疲劳问题对于健康、经济和安全的结构设计和使用是至关重要的。

疲劳问题主要由两个方面组成：疲劳寿命和疲劳破坏。

疲劳寿命是指材料在特定应力水平下能够承受多少应力循环而不发生破裂的能力，通常以循环载荷的次数表示。

而疲劳破坏则是指经过一定次数的应力循环后，材料内部裂纹在扩展和联结的作用下，最终导致破裂失效。

疲劳破坏的机理主要包括裂纹萌生、裂纹扩展和最终破裂三个阶段。

首先，裂纹萌生是在应力循环中产生微裂纹，这些微小裂纹往往位于表面、缺陷处或应力集中区域。

接着，在后续的应力循环中，这些微裂纹由于剪切、拉伸和扭转等作用逐渐扩展。

最终，在裂纹扩展到一定尺寸后，应力集中区域就不能继续承受应力，导致破裂失效。

钢材的疲劳问题受到多种因素的影响。

首先，应力幅值是影响疲劳寿命的重要因素。

通常情况下，应力幅值越大，材料的疲劳寿命越短。

材料的强度水平也是疲劳寿命的重要参量。

强度越高，疲劳寿命越长。

此外，材料的表面处理和加工状态、工作温度、湿度、腐蚀等环境因素也会对钢材的疲劳性能产生重要影响。

为了解决钢材的疲劳问题，研究人员和工程师们提出了多种改善疲劳寿命的方法。

其中包括选择高强度、高韧性和高硬度的材料，提高材料的表面质量，进行表面处理（如刷齿、轧纹、喷砂等）以消除应力集中问题，采用适当的应力控制或变形控制方法，改善工艺和设计等。

这些方法在不同领域和工程实践中都取得了显著的效果。

总的来说，钢材的疲劳破坏是一种重要的材料失效机制，对于工程设计和结构使用的安全性具有重要意义。

钢结构脆性断裂与疲劳破坏浅析

钢结构脆性断裂与疲劳破坏浅析一、脆性断裂钢材或钢结构的脆性断裂是指应力低于钢材抗拉强度或屈服强度情况下发生突然断裂的破坏。

钢结构尤其是焊接结构，由于钢材、加工制造、焊接等质量和构造上的原因，往往存在类似于裂纹性的缺陷。

脆性断裂大多是因这些缺陷发展以致裂纹失稳扩展而发生的，当裂纹缓慢扩展到一定程度后，断裂即以极高速度扩展,脆断前无任何预兆而突然发生破坏。

钢结构脆性断裂破坏事故往往是多种不利因素综合影响的结果，主要是以下几方面：(1)钢材质量差、厚度大：钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高，晶粒较粗，夹杂物等冶金缺陷严重，韧性差等；较厚的钢材辊轧次数较少，材质差、韧性低，可能存在较多的冶金缺陷。

(2)结构或构件构造不合理：孔洞、缺口或截面改变急剧或布置不当等使应力集中严重。

(3)制造安装质量差：焊接、安装工艺不合理,焊缝交错，焊接缺陷大，残余应力严重；冷加工引起的应变硬化和随后出现的应变时效使钢材变脆。

(4)结构受有较大动力荷载或反复荷载作用：但荷载在结构上作用速度很快时（如吊车行进时由于轨缝处高差而造成对吊车梁的冲击作用和地震作用等），材料的应力-应变特性就要发生很大的改变。

随着加荷速度增大，屈服点将提高而韧性降低。

特别是和缺陷、应力集中、低温等因素同时作用时，材料的脆性将显著增加。

(5)在较低环境温度下工作：当温度从常温开始下降肘,材料的缺口韧性将随之降低,材料逐渐变脆。

这种性质称为低温冷脆。

不同的钢种，向脆性转化的温度并不相同。

同一种材料,也会由于缺口形状的尖锐程度不同，而在不同温度下发生脆性断裂。

所以，这里所说的"低温"并没有困定的界限。

为了确定缺口韧性随温度变化的关系，目前都采用冲击韧性试验。

显而易见,随着温度的降低，Cv能量值迅下降，材料将由塑性破坏转变为脆性破坏。

同时可见，钢材由塑性破坏到脆性破坏的转变是在一个温度区间内完成的，此温度区T1－T2称为转变温度区。

在转变温度区内，曲线的转折点〈最陡点〉所对应的温度T0称为转变温度。

钢材的疲劳破坏的概念

钢材的疲劳破坏的概念
钢结构构件和其连接在很多次重复加载和卸载作用下，在其强度还低于钢材抗拉强度甚至低于钢材屈服点的情况下突然断裂，称为疲劳破坏。

破环时的最大应力称为疲劳强度。

由于疲劳破坏是突然产生的，属脆性破坏。

疲劳破坏的发生，其内因是构件及连接在其生产过程中产生的内部或表面的微细裂痕或其他缺陷；结构在焊接过程中在焊缝及其热影响区产生的微观裂纹以及夹渣、孔洞等缺陷；构件在气割、剪切、矫直和冲孔等加工过程中使构件表面损伤而形成局部缺陷。

这些都易促使受力后产生应力集中，出现应力高峰，加上焊接和加工过程中形成的残余应力的影响等，在应力集中处常存在二向或三向同号应力。

其外因是在多次重复荷载作用下，使微细裂痕缓慢扩展，最后发展到削弱了原有截面，使构件或连接因净截面强度不足而突然破坏。

在疲劳破坏的断口截面上，可以发现存在以某点为中心、向外扩展呈半椭圆状的光滑区和余下的粗糙区，如图2-11所示，光滑区的中心即裂纹源。

在多次重复荷载作用下，裂痕的一张一闭使裂纹逐渐扩展而形成断口的光滑区，因所余截面净面积不足而被突然拉断的断口为粗糙区。

钢材的疲劳破坏

1
max
max

ni ( i )

n
i

1/
验算公式为
8. 疲劳计算应注意的问题：
进行疲劳强度计算时，应注意下列问题： (1)按概率极限状态计算方法进行疲劳强度计算，目前正处于研究阶段，因此，疲劳强度计算用容许应力幅法，荷载应采用标准值，不考虑荷载分项系数和动力系数，而且应力按弹性工作计算。 (2)根据应力幅概念，不论应力循环是拉应力还是压应力，只要应力幅超过容许值就会产生疲劳裂纹。但由于裂纹形成的同时，残余应力自行释放，在完全压应力(不出现拉应力)循环中，裂纹不会继续发展，故规范规定此种情况可不予验算。
2. 疲劳破坏的概念

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。
2）应力幅 ——在循环荷载作用下，应力从最大max 到最小min重复一次为一次循环，最大应力与最小应力之差为应力幅。即 =maxmin
3）应力循环次数应力循环次数是指在连续重复荷载作用下应力由最大到最小的循环次数。在不同应力幅作用下，各类构件和连接产生疲劳破坏的应力循环次数不同，应力幅愈大，循环次数愈少。当应力幅小于一定数值时，即使应力无限次循环，也不会产生疲劳破坏，既达到通称的疲劳极限规范( GBJ176 5次被视为各类构件和 10 88)参照有关标准的建议，将连接疲劳极限对应的应力循环次数。

钢材的疲劳ppt课件

数，因此《钢结构设计规范》GB50017—2003中的S—N曲线会远远低估这种钢结构的疲劳寿命。
《钢结构设计规范》GB的，对于存在疲劳损伤的钢结构不适用。但对于既有的钢结构，都存在
一定程度的损伤，因此曲线不宜被采用。
凡是改变已有的应力环境或措施，结构构造将无法使用《钢结构设计规范》
σ
材料的S/N曲线有三种方法可以得到：
a) 手册、规范或文献
疲劳试验
b) 疲劳试验
lg
c) 经验公式
由材料的S/N曲线到构件的S/N曲线，还需根据应力集中效应、尺寸效应、表面效应进行折减 n
验算—由应力幅的分类进行区别
1.常幅疲劳
Δσ≤[Δσ]
Δσ—已折减后的应力循环中的最大拉应力
和最小拉应力或压应力的差值（拉取正，压
于理想无缺陷结构，晶体界面滑移带
的挤出侵入，或者由于氧化、腐蚀、
裂纹的萌生
使用中的磨损而形成损伤裂纹。
宏观裂纹形成后，在脉动荷
裂纹的缓慢扩展载作用下，裂缝沿垂直于最
大正应力方向扩展
疲劳破坏的最终阶段，应力
迅速断裂强度因子超过材料断裂韧度。
与前两阶段不同，在一瞬间
发生。
4
2、影响因素
由于变动载荷和应变是导致疲劳
取负）
[Δσ]—常幅疲劳的容许应力幅
[Δσ]=
1Τ
,n为循环次数，C和

由规范取值（见书P322表11-4）
方法存在一定局限性！
9
疲劳验算的局限性
《钢结构设计规范》GB50017—2003中提出的疲劳强度是以试验为依据的包含了
外形变化和内在缺陷引起的应力集中，以及连接方式不同而引起的内应力的不利影
其他因素

铁路轨道钢弯曲疲劳性能评估

铁路轨道钢弯曲疲劳性能评估随着铁路交通的快速发展，铁路轨道钢作为重要的基础设施材料扮演着重要的角色。

然而，由于列车经过轨道产生的重复负荷作用，轨道钢容易出现弯曲疲劳现象。

因此，对铁路轨道钢的弯曲疲劳性能进行评估和监测变得至关重要。

本文将就铁路轨道钢弯曲疲劳性能评估的方法、过程和相关研究进行探讨。

铁路轨道钢弯曲疲劳性能评估是一项复杂而重要的任务。

首先，钢材的疲劳性能是一个关键因素。

一般来说，弯曲疲劳性能可以通过应力-应变曲线来评估。

在实验室条件下，可以通过载荷-位移曲线来模拟钢材的应力-应变过程，并根据曲线的形状和特征来评估其疲劳性能。

此外，还可以通过拉应力-拉应变试验和剪应力-剪应变试验等方法来获得更具体的弯曲疲劳性能参数。

其次，评估铁路轨道钢弯曲疲劳性能的方法也有多种。

目前，常用的评估方法包括疲劳寿命试验、应力比试验和压缩试验等。

疲劳寿命试验是一种通过施加不同的载荷和不同的应力水平来评估材料疲劳寿命的方法。

应力比试验则是通过改变弯曲应力的幅值和频率来评估材料的疲劳强度。

压缩试验则是通过施加压力来评估材料的强度和稳定性。

这些方法都可以为评估铁路轨道钢的弯曲疲劳性能提供可靠的数据和依据。

此外，还有一些其他因素也需要考虑进来。

例如，环境因素对钢材的疲劳性能也有一定的影响。

温度、湿度、紫外线辐射等环境因素都可能导致钢材的疲劳性能发生变化。

因此，在评估铁路轨道钢的弯曲疲劳性能时，还需考虑这些环境因素所带来的影响。

近年来，一些研究机构和企业也积极开展了铁路轨道钢弯曲疲劳性能评估方面的研究。

他们利用现代技术手段，如有限元模拟、疲劳试验、冶金分析等，对铁路轨道钢的弯曲疲劳性能进行了大量研究。

这些研究为铁路轨道钢的设计、制造和使用提供了重要的参考依据。

同时，这些研究也为铁路交通的安全运营提供了有力支持。

总而言之，铁路轨道钢弯曲疲劳性能评估是一项重要而复杂的任务。

钢材的疲劳性能、评估方法以及环境因素都需要考虑在内。

金属材料的疲劳性能

金属材料的疲劳性能金属材料是工程中应用最广泛的一类材料，因其优良的力学性能、良好的加工性和广泛的适用性而受到青睐。

然而，在实际应用中，金属材料往往需要承受周期性的载荷，这种条件下的失效主要表现为疲劳破坏。

因此，了解金属材料的疲劳性能，对提高产品的可靠性与安全性具有至关重要的意义。

疲劳的基本概念疲劳是指材料在反复或交变载荷作用下，经过一定的循环次数后，出现的逐渐积累损伤并导致破坏的现象。

疲劳破坏通常是由微小的裂纹开始，在多次循环加载下逐步扩展，最终导致材料的断裂。

疲劳破坏与静态强度无直接关系，且其发生往往是在较低于材料屈服强度和抗拉强度的荷载下进行，表明这是一种特殊的破坏模式。

疲劳寿命疲劳寿命一般用于描述材料在特定载荷和环境条件下能承受多少次循环而不发生破坏。

通常我们用以下两个指标来表征疲劳寿命：循环次数（Nf）：这是指在出现疲劳破坏之前材料所能承受的加载循环次数。

疲劳极限（σf）：对于大多数金属材料，存在一个应力水平（称为疲劳极限），低于这个水平时材料即使经过无限次循环也不会发生疲劳破坏。

值得注意的是，并非所有金属都具有明显的疲劳极限，如铝合金等常见金属，其 fatigue limit 不易确定。

疲劳性能影响因素影响金属材料疲劳性能的因素包括但不限于以下几个方面：材料成分金属材料中的化学成分对其疲劳性能有明显影响。

例如，合金元素如镍、钼、铬等可以显著提高钢材的抗疲劳性能。

适当增加合金元素的比例，使得金属晶体结构更加稳定，从而提高了其疲劳强度。

此外，非金属杂质（如硫、磷等）的存在，则会降低材料的疲劳性能。

材料组织材料的微观组织结构直接决定了其机械性能。

在热处理过程中，通过控制冷却速度和温度，可以改变金属材料的相组成与晶粒尺寸，从而优化组织，提高疲劳性能。

例如，细化晶粒可以显著提高金属件的抗疲劳能力。

调质处理后的钢材，相较于退火状态下，会表现出更高的抗疲劳能力。

应力集中在实际使用中，构件往往因为几何形状的不均匀性（如凹坑、切口、焊缝等）而产生应力集中现象。

钢材的疲劳名词解释

钢材的疲劳名词解释
钢材疲劳是指钢材在受到交替或反复的载荷作用下，会发生疲劳损伤和断裂的现象。

疲劳是一种逐渐累积的过程，通常不会在第一次载荷中损坏材料，而是在反复加荷中逐渐积累至材料疲劳极限，最终导致材料的疲劳断裂。

疲劳极限是指材料在交替载荷下能够承受的最大应力值，一旦超过这个极限，材料就会发生疲劳损伤和疲劳断裂。

疲劳寿命是指材料在一定载荷下能够承受的交替载荷次数，经过这个次数后，材料就会出现疲劳断裂的现象。

疲劳裂纹是指在材料的表面或内部出现的微小裂纹，这些裂纹通常都是由于疲劳载荷产生的。

疲劳裂纹的存在会导致材料的强度下降，同时也会增加材料的疲劳断裂风险。

疲劳试验是一种常用的材料测试方法，通过在实验室环境下模拟疲劳载荷，来测试材料的疲劳寿命和疲劳极限。

这种试验可以帮助工程师和科学家更好地了解材料的疲劳特性，从而为材料的设计和应用提供参考和依据。

总之，了解钢材的疲劳特性对于材料的设计、制造和应用都是至关重要的。

只有通过科学的测试方法和分析手段，才能有效提高材料的使用寿命和安全性能。

- 1 -。

钢筋疲劳计算

这部分要求大家掌握：影响疲劳强度的主要因素包括，应力幅，应力循环次数，结构构造细节（构造细节决定了应力集中程度，教材按照规范把不同的构造分成了8种类型），疲劳强度的计算。

疲劳破坏属于脆断。

GB50017-2003规定，小结如下：1、直接承受动力荷载重复作用的钢结构及其连接，当应力变化的循环次数n 等于或大于5万次时（美国规范是2万次），应进行疲劳计算；2、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，动力荷载标准值不乘动力系数；5、疲劳计算应采用容许应力幅法，应力按弹性状态计算。

区分为常幅疲劳和变幅疲劳。

常幅疲劳计算如下：Δσ≤[Δσ]Δσ——对焊接部位为应力幅，Δσ=σmax -σmin对非焊接部位为折算应力幅，Δσ=σmax -0.7σminβσ/1][⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆n C ，n ——应力循环次数；C 、β参数，查表确定。

6、规定不适用于特殊条件（如构件表面温度大于150℃，处于海水腐蚀环境，焊后经热处理消除残余应力以及低周-高应变疲劳条件等）下的结构构件及其连接的疲劳计算。

规范存在的问题：（1）不出现拉应力的部位可不计算疲劳。

但对出现拉应力的部位，例如 σmax =140MPa 、σmin =-10MPa 和σmax =10MPa 、σmin =-140MPa 两种应力循环，Δσ都是150，按规范计算疲劳强度相同，显然不合理。

（2）螺栓受拉时，螺纹处的应力集中很大，疲劳强度很低，常有疲劳破坏的实例，但规范没有规定，应予补充。

【计算例题】某承受轴心拉力的钢板，截面为400mm ×20mm ，Q345钢，因长度不够而用横向对接焊缝如图所示。

焊缝质量为一级，焊缝表面加工磨平，。

钢板承受重复荷载，预期循环次数610=n 次，荷载标准值0,1365min max ==N kN N ，荷载设计值kN N 1880=。

钢材的疲劳断裂

钢材的疲劳断裂
钢结构的疲劳断裂是裂纹在连续重复荷载作用下不断扩展以至断裂的脆性破坏，塑性变形极小，破坏前没有明显的破坏预兆，危险性较大。

出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度。

疲劳破坏经历三个阶段：裂纹的形成、裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂。

对于钢结构，实际上只有最后两个阶段，因为结构中总会有内在的微小缺陷。

对于焊接结构，裂纹的起源常在焊趾处或焊缝中的孔洞、夹渣以及欠焊处；对于非焊接结构件，在冲孔、剪切、气割等处也存在微观裂纹。

钢材破坏形式

钢材破坏形式钢材是一种非常重要的建筑和制造材料，它广泛应用于工程、建筑、交通运输、航空航天、造船和军工等领域。

但是，由于各种因素的影响，钢材可能会出现破坏。

本文将介绍常见的钢材破坏形式，并探讨其成因、危害和防范措施。

一、钢材的弯曲断裂弯曲断裂是钢材最常见也是最致命的一种破坏形式。

弯曲断裂通常发生在受力过程中，钢材的截面受到弯曲应力而发生断裂。

这种破坏形式常见于桥梁、建筑结构和机械设备等领域。

弯曲断裂的成因多种多样，可能与材料质量、设计参数、生产工艺、使用环境等有关。

例如，材料的锻造、浇铸和淬火等工艺过程中的缺陷或瑕疵，会导致钢材的内部结构不均匀，从而影响了其强度和韧性。

此外，如果设计参数不合理，超过了材料的承载能力，也会导致弯曲断裂的发生。

弯曲断裂的危害非常严重，一旦发生会导致设备的损毁、人员伤亡甚至公共安全事故的发生。

因此，预防弯曲断裂是非常重要的。

一方面，应严格控制制造工艺，确保材料质量符合标准。

另一方面，需要根据实际情况合理设计、选择、使用材料以及制定安全措施。

二、钢材的腐蚀腐蚀是钢材的另一种常见破坏形式。

腐蚀通常发生在湿度、氧气、盐水等环境中，钢材所处的环境越容易使其腐蚀得越快。

腐蚀不仅会降低钢材的强度和韧性，而且还会影响其外观和美观度。

这种破坏形式通常会出现在桥梁、建筑结构和机械设备等领域。

腐蚀的成因与环境因素、材料质量、生产工艺等有关。

例如，如果钢材表面没有喷涂防腐涂料，湿度大、氧气多的环境中容易被氧化腐蚀。

此外，如果材料质量差，内部夹杂物多，也容易引起腐蚀。

为了预防腐蚀，需要采取一系列措施。

首先，应确保材料表面涂有防腐涂料，以防止腐蚀。

其次，如果钢材接触到盐水、酸雨等腐蚀性环境，需要采取合适的防腐方式，如喷涂、电镀等。

最后，应定期检查钢材的表面和内部，及时发现并修补腐蚀造成的损害。

三、钢材的疲劳断裂疲劳断裂是一种特殊的钢材破坏形式，通常发生在反复受力的情况下。

疲劳断裂的成因可追溯于材料内部缺陷，如夹杂物、划痕等。

钢材疲劳极限

钢材疲劳极限钢材疲劳极限是指在应力循环加载下，钢材所能承受的最大循环应力次数。

疲劳是一种在应力加载下发生的逐渐累积的损伤过程，它会导致钢材的断裂。

了解钢材的疲劳极限对于设计和使用钢结构件至关重要。

钢材的疲劳极限受到多种因素的影响，包括材料的化学成分、热处理状态、表面质量、应力幅值等。

其中，应力幅值是最重要的参数之一，它表示了应力的变化范围。

通常情况下，应力幅值越大，钢材的疲劳寿命越短。

因此，在设计和使用钢结构件时，需要合理控制应力幅值，以延长钢材的使用寿命。

钢材的疲劳极限可以通过试验来确定。

试验时，通常采用循环加载的方式，将钢材暴露在应力循环加载下，记录加载次数和断裂次数。

通过统计分析，可以得到钢材在不同应力幅值下的疲劳寿命曲线。

根据疲劳寿命曲线，可以确定钢材的疲劳极限。

钢材疲劳极限的确定对于工程实践具有重要意义。

在设计钢结构件时，需要根据预期的使用寿命和加载条件，选择合适的钢材和合理的设计方法。

通过控制应力幅值、增加结构的强度和刚度等措施，可以提高钢结构件的疲劳寿命，延长使用寿命。

在使用钢结构件时，也需要注意疲劳损伤的监测和维护。

定期检查钢结构件的表面质量和应力状态，发现疲劳裂纹等问题及时修复，可以有效避免疲劳断裂的发生。

此外，在使用过程中，还应注意控制加载条件，避免超过钢材的疲劳极限，以保证结构的安全性和可靠性。

钢材的疲劳极限是评估钢结构件使用寿命和安全性的重要参数。

通过合理的设计和使用措施，可以延长钢材的疲劳寿命，提高结构的可靠性。

在工程实践中，需要充分考虑钢材的疲劳特性，以确保结构的长期稳定运行。

钢材的疲劳验算例题

钢材的疲劳验算例题
3-1 45钢的持久疲劳极限瓯l- 270MPa.，设疲劳曲线方程的幂指数ln=9，应力循环基数No-5×106次，当实际应力循环次数N_104次时，有限寿命疲劳极限为 MPa。

(1) 539 (2) 135 (3) 175 (4) 417
3-2有～根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数Ka=1.58表面状态系数p=0.28，尺寸系数eo- 0.68，则其疲劳强度综合影响系数K。

D- 。

(1) 0.35 (2) 0.88 (3) 1.14 (4) 2.83
3-3形状、尺寸、结构和工作条件相同的零件，采用下列不】刊材料制造：a）HT200:b) 35钢：c）40CrNi钢。

其中设计零件的疲劳缺口系数最大和最小的分别是____。

(1)a)和b） (2)G)和a) (3)b)和G)
(4)b)和a) (5)a)和c) (6)c)和b)
3-4零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之= -。

(1)增高 (2)不变 (3)降低
3-5零件n々形状、尺寸、结果相同时，磨削加工nq零件与精车加工相比，其疲劳强度____。

(l)较高 (2)较低 (3)相同
3-6零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚于碾压等处理后，其疲劳强度一
(1)增高 (2)降低 (3)不变 (4)增高或降低视处理方法而定。

钢材疲劳强度的影响因素

钢材疲劳强度的影响因素
钢材疲劳强度是指在循环荷载作用下，钢材所能承受的最大应力值。

疲劳强度的高低直接影响着钢材的使用寿命和安全性能。

那么，影响
钢材疲劳强度的因素有哪些呢？
1.材料的化学成分
钢材的化学成分是影响其疲劳强度的重要因素之一。

一般来说，含碳
量较高的钢材疲劳强度较低，而含硅、锰等元素的钢材疲劳强度较高。

此外，钢材中的夹杂物、氧化物等也会对疲劳强度产生影响。

2.材料的热处理状态
钢材的热处理状态也会影响其疲劳强度。

一般来说，经过正火、淬火
等热处理的钢材疲劳强度较高，而退火状态下的钢材疲劳强度较低。

3.应力水平
钢材的疲劳强度与应力水平密切相关。

在相同的应力水平下，钢材的
疲劳强度越高，其使用寿命也就越长。

因此，在设计和使用钢材时，
应根据实际情况选择合适的应力水平。

4.循环次数
循环次数也是影响钢材疲劳强度的因素之一。

在相同的应力水平下，循环次数越多，钢材的疲劳强度也就越低。

因此，在设计和使用钢材时，应尽量减少循环次数，以延长其使用寿命。

5.工作温度
钢材的工作温度也会影响其疲劳强度。

一般来说，钢材在低温下的疲劳强度较高，而在高温下的疲劳强度较低。

因此，在设计和使用钢材时，应根据实际情况选择合适的工作温度。

综上所述，钢材疲劳强度受多种因素的影响，其中材料的化学成分、热处理状态、应力水平、循环次数和工作温度是比较重要的因素。

在设计和使用钢材时，应根据实际情况选择合适的钢材材料和热处理状态，并合理控制应力水平和循环次数，以延长钢材的使用寿命和提高其安全性能。

45钢的疲劳极限

45钢的疲劳极限钢材是我们生活中非常重要的一种材料，在我们的国家建筑、船舶、汽车等行业中均占据着非常重要的地位。

然而，钢材也存在着许多问题，其中之一就是疲劳现象，特别是45钢的疲劳极限。

那么，什么是疲劳极限？45钢的疲劳极限又是什么？下面就针对这一问题进行分步骤阐述。

第一步：什么是疲劳极限？疲劳极限，又称为疲劳断裂极限或疲劳极限强度，是指当材料经过重复加载很多次之后，最终会发生断裂的应力水平。

也就是说，无论我们用多小的力量来加载材料，只要加载次数足够多，这个材料最终都会发生断裂。

这就是疲劳现象。

第二步：为什么会产生疲劳现象？疲劳现象是由于材料内部不断发生微小的损伤而产生的。

当我们重复加载材料时，材料会不断地进行拉伸、压缩、弯曲等运动，这就会使材料内部出现裂纹、缺陷等微小损伤。

当这些微小损伤积累到一定程度时，材料就会发生断裂。

第三步：45钢的疲劳极限是什么？45钢是一种碳素钢，也是一种普遍使用的结构钢。

在低应力状态下，这种钢具有很好的强度和韧性。

然而，在高应力状态下，45钢就容易发生疲劳断裂。

根据研究，45钢的疲劳极限约为70MPa左右。

这意味着，当45钢长时间处在超过70MPa的应力状态下，就会发生疲劳断裂，对于许多重要场合来说，这是一个非常严重的问题。

第四步：如何避免45钢的疲劳断裂？要避免45钢的疲劳断裂，就需要采取一系列措施。

首先，我们可以通过加工、热处理等方法提高45钢的强度和韧性，从而降低疲劳断裂的发生概率。

其次，我们可以在设计过程中充分考虑45钢的疲劳极限，并合理设置应力值，避免超载、过载等情况的出现。

同时，在使用过程中，我们也需要对钢材进行定期检查和维护，及时发现并修复可能存在的裂纹和缺陷，以保障使用安全。

总结：45钢的疲劳极限对于许多场合来说都是一个重要的问题。

要避免45钢的疲劳断裂，我们需要在设计、加工、使用等方面都采取一系列的措施，以降低疲劳断裂的风险。

同时，在实际的使用过程中，也需要加强对钢材的监测和维护，及时发现并修复潜在的裂纹和缺陷，以保障使用安全。

钢材疲劳极限

钢材疲劳极限钢材疲劳极限是指金属材料在重复加载下失效的应力水平。

疲劳失效是一种常见的材料失效形式，而钢材是常用的结构材料，研究钢材的疲劳极限对于保证结构的安全性和可靠性具有重要意义。

钢材的疲劳失效是由于结构中的应力集中、材料内部的缺陷、外界环境等因素引起的。

在实际应用中，钢结构往往会受到不同程度的动态加载，比如交通工具的振动、机械设备的往复运动等。

这些动态加载会导致材料内部的应力集中，从而引发疲劳失效。

钢材的疲劳极限是指在特定的加载条件下，钢材能够承受的最大循环应力。

循环应力是指在周期性加载下，材料所受到的应力变化。

通常情况下，材料的循环应力包括最大应力和最小应力，并且不断重复。

当循环应力超过钢材的疲劳极限时，钢材会发生疲劳失效。

钢材的疲劳极限是通过疲劳试验来确定的。

疲劳试验是将钢材样品加以周期性加载，观察样品在循环应力作用下的失效情况。

通过不断调整加载条件，可以确定钢材在不同循环应力下的疲劳极限。

这些试验数据可以用于设计结构时的疲劳寿命评估和安全性分析。

钢材的疲劳极限与许多因素有关。

首先，材料的本身特性是影响疲劳极限的重要因素。

不同类型的钢材具有不同的疲劳强度和寿命。

其次，加载条件也是影响疲劳极限的关键因素。

加载频率、振幅、温度等都会对钢材的疲劳性能产生影响。

此外，结构的几何形状和应力分布也会影响钢材的疲劳极限。

为了提高钢材的疲劳极限，可以采取一系列的措施。

首先，合理设计结构，避免应力集中的出现。

通过增加圆角、调整结构的几何形状等方式，减少应力集中的程度，提高钢材的疲劳强度。

其次，合理选择材料。

不同类型的钢材具有不同的疲劳强度和寿命，根据实际应用需求选择适当的材料。

此外，还可以采取表面处理措施，如喷涂防腐层、镀层等，提高钢材的抗疲劳性能。

钢材的疲劳极限是评估结构安全性和可靠性的重要指标。

通过研究钢材的疲劳极限，可以为结构设计和材料选择提供科学依据，保证结构在动态加载下的安全运行。

同时，合理的结构设计和材料选择也可以提高钢材的疲劳极限，延长结构的使用寿命。