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第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;return;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;return;第二章 钢结构的材料;return;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;疲劳破坏 试验表明，钢构件在连续反复荷载作用下，尽管应力低于抗拉强度，甚至低于屈服点，但经过一定的循环次数后，也会发生断裂破坏。这种经历长期反复荷载作用而发生突然断裂的现象，称为疲劳破坏。疲劳破坏前构件没有明显的变形特征，属于脆性破坏。 破坏原因:钢构件上难免有微观裂纹（crack），如非金属杂质、扎制或加工时造成的微小裂纹等。在荷载作用下，受拉区的微裂纹尖端因应力集中而出现高应力区，并伴随双向或三向拉应力场，使钢材的塑性发展受到限制。在工作初期，由于应力较小，这些微小裂纹不会立刻引起构件断裂。但在长期反复荷载作用下，裂纹尖端的拉应力使裂纹有逐步扩展的趋势并缓慢地扩展，与此同时，构件的有效截面也逐步;减小。经过一定的循环（circle）次数后，一旦裂纹扩展到构件截面不能承受荷载时，构件出现突然断裂。 ; 2.6.1 钢材的常幅疲劳 反复荷载在构件内引起的应力随时间变化的曲线称为循 环应力谱（图2-11）。 用ρ=σmin/σmax来表示（拉应力为正，压应力为负）。例如，ρ=-1表示完全对称（symmetry）循环，ρ=0表示脉冲（pulse）循环。ρ值可以介于-1和+1之间。; 应力变化的幅度称为应力幅，用△σ=σmax-σmin表示。在应力循环过程中，如果应力幅保持为常量，称为常幅循环应力，否则称变幅应力循环。常幅疲劳试验可以测定钢材的疲劳强度极限。试验用一组（10根）相同材料的光滑小 试件，每次将一根试件安装在疲劳试验机上，第一根试件可施加较大的弯矩，使试件受纯弯曲，上缘受拉，下缘受压；; 依次对其余试件进行实验，并逐步减小弯矩，也即减小应力幅△σ ，试件破坏时的循环次数将不断增加，每一根试件得到△σ－n曲线上的一个点。当应力幅△σ小于一定值时，即使有无限次循环，试件也不会产生疲劳破坏。按照有关国际标准建议，将n＝5×106所对应的应力幅称为材料的疲劳极限。 ;钢结构的疲劳计算 我国《钢结构设计规范》（GB500017－2003）规定，当构件的工作应力循环次数n＞5×104时，应进行疲劳计算。 另外，不同构件或连接形式其疲劳性能各不相同，因此也不能用一个标准来衡量。《钢结构设计规范》（GB500017－2003）将不同构造和受力特点的钢构件和连接，按其疲劳性能的高低归并为八个疲劳计算类别（见附录6）。其中一类疲劳性能最好，八类最差。疲劳计算表达式如下：1) 常幅疲劳计算 计算公式：△σ ≤[△σ];式中△σ——应力幅。对焊接部位，△σ=σmax-σmin；对非焊接部位，△σ =σmax-0.7σmin 。 σmax——计算部位每次应力循环中的最大拉应力（取正值）； σmin——计算部位每次应力循环中的最大压应力（取负值）； [△σ]——常幅疲劳的容许应力幅（N/mm2）,按下式计算： [△σ]= (C/n) 1/β 式中: n——应力循环次； C,β——系数,根据疲劳计算分??按表2-3取值。;2.6.2变幅疲劳计算 实际工程构件的工作应力幅多为变化的，或称随机荷载，如吊车起吊荷载每次可能都不一样，且多数工作荷载小于设计荷载。对于重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架，按照线性疲劳累积损伤原则，将随机变化的应力幅折算成等效常应力幅按下式计算： 式中： ——欠载效应的等效系数 ——循环次数n ＝2×106的容许应力幅,可按式2-9计算。;进行疲劳计算时需注意以下三点：1）目前疲劳计算仍采用容许应力法，荷载采用标准值，不考虑分项系数和动力系数，并按弹性工作计算。2）计算时可认为疲劳容许应力幅与钢材种类无关。3)完全压应力循环中，可不予验算疲劳。;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;第二章 钢结构的材料;;角钢;工字钢;钢 铰 线