钢结构疲劳
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第2页/共10页
2、产生疲劳的原因
• （1）连续反复荷载 （2）材料局部缺陷（工艺微裂纹、 焊缝夹渣
第3页/共10页
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。
第4页/共10页
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。
• 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。
第10页/共10页
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。
第1页/共10页
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。
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=5×106次为疲劳极限。
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限。因 此，当设计要求的应力循环次数n≥105时，应进行疲 劳检算。
第8页/共10页
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；
第9页/共10页
• 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；
1.应力比与应力幅
应力比：ρ=max/ min
应力幅：循环一周最大、最小应力差
= max- min
t
t
常幅疲劳
图2-9
变幅疲劳
“常幅疲劳”是指在使用期内交变荷载下每次循环
Leabharlann Baidu
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。
第7页/共10页
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；
有拉应力裂缝张开
无拉应力裂缝闭合
图2-8
第5页/共10页
（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
（3）宏观裂纹发展，断面 削弱，脆性断裂
第6页/共10页
2、产生疲劳的原因
• （1）连续反复荷载 （2）材料局部缺陷（工艺微裂纹、 焊缝夹渣
第3页/共10页
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。
第4页/共10页
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。
• 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。
第10页/共10页
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。
第1页/共10页
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。
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=5×106次为疲劳极限。
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限。因 此，当设计要求的应力循环次数n≥105时，应进行疲 劳检算。
第8页/共10页
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；
第9页/共10页
• 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；
1.应力比与应力幅
应力比：ρ=max/ min
应力幅：循环一周最大、最小应力差
= max- min
t
t
常幅疲劳
图2-9
变幅疲劳
“常幅疲劳”是指在使用期内交变荷载下每次循环
Leabharlann Baidu
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。
第7页/共10页
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；
有拉应力裂缝张开
无拉应力裂缝闭合
图2-8
第5页/共10页
（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
（3）宏观裂纹发展，断面 削弱，脆性断裂
第6页/共10页