結構設計原理 鋼結構疲勞

2022-09-06 18:51:02 字數 989 閱讀 1573

鋼結構疲勞問題

1、疲勞現象

在連續反覆(迴圈)

荷載作用下,當應力

低於抗拉強度甚至低

於屈服強度便發生突

然脆性斷裂。這種現

象稱鋼材疲勞破壞。

1鋼結構疲勞問題

鋼材的疲勞過程

可分為裂紋的形成、裂紋緩慢擴充套件和最後迅速斷裂三個階段。

疲勞強度與反覆荷載引起的應力種類(拉應力、壓應力、剪應力和複雜應力等)、應力迴圈形式、應力迴圈次數、應力集中程度和殘餘應力等有關。

鋼結構疲勞問題

產生疲勞的原因

連續反覆荷載

材料區域性缺陷(工藝微裂紋、焊縫夾渣)

鋼結構疲勞問題

疲勞破壞機理

1)形成微裂紋

材料已有微裂紋或載入使雜質附近發生應力集中,造成新的微裂紋。

疲勞破壞由裂縫發展所致。因此,無拉應力,則無疲勞破壞;無拉應力,不驗算疲勞。

裂縫反覆擴張、閉合,使疲勞斷口上有半橢園光滑區,其餘部分粗糙;

鋼結構疲勞問題

疲勞強度與應力迴圈次數(疲勞壽命)的關係

為保證疲勞壽命,在設計基準期內應力迴圈次數n應大於規定的疲勞極限,如國際焊接學會(iiw)和國際標準化組織(iso)建議n=5×106次為疲勞極限。

根據調查,我國鋼結構規範以n=105作為承受動力荷載重複作用的鋼結構構件(如吊車梁,吊車桁架和工作平台梁等)及其連線所具有的最小疲勞極限。因此,當設計要求的應力迴圈次數n≥105時,應進行疲勞檢算。

鋼結構疲勞問題

對鋼結構進行疲勞計算時

有如下規定

l承受動力荷載重複作用的鋼結構構件及其連線,當應力變化迴圈次數n>=105次時,應進行疲勞計算;

l應力迴圈中不出現拉應力的部位,可不計算疲勞;l計算疲勞時,應採用荷載的標準值;

l對於直接承受動力荷載的結構,計算疲勞時,動力荷載標準值不應乘以動力係數;

l計算吊車梁或吊車桁架及其制動結構的疲勞時,吊車荷載應按作用在跨間內起重量最大的一台吊車確定。

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