钢结构疲劳 哈工大土木学院.pdf

哈尔滨工业大学研究生学位课 钢结构材性与构造设计 Material Property and Design of Steel Structures 郑朝荣 博士 第三章 疲劳 3.1 疲劳的基本概念 3.2 高周疲劳 3.3 低周疲劳 3.4 疲劳试验与检验 3.5 提高疲劳性能的措施 1 §3.1 疲劳的基本概念  疲劳的定义  疲劳研究的发展及主要内容  疲劳的分类 2 3.1.1 疲劳的定义 Fatigue，劳累、疲倦。  国际标准化组织（ISO ） “金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变 化叫做疲劳；虽然在一般情况下，这个术语特指那些导致 开裂或破坏的性能变化”。  美国试验与材料协会（ASTM ） “在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰 动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部、 永久结构变化的发展过程，称为疲劳。” 3 3.1.1 疲劳的定义 在交变应力或交变应变作用下，结构或构件由 于累积损伤而造成断裂的现象称为疲劳。  定义理解 1）只有在交变荷载作用下，疲劳才会发生； 2）破坏起源于高应力、高应变局部 3 ）渐进性的损伤累积 4）断裂 4 3.1.2 疲劳研究的发展及主要内容 1839年法国人彭赛列提出了“疲劳”这一术语。 19世纪50-60年代，德国人沃勒得到了表征疲劳性能的S-N 曲线，并提出了疲劳极限的概念，被称为疲劳研究的奠基人。 近年来，断裂力学的进展，丰富了传统疲劳理论的内容， 促进了疲劳理论的发展。  疲劳研究的主要内容 1）荷载谱的描述与简化 2）应力集中处的局部应力应变 3 ）疲劳裂纹萌生和扩展的机理及规律 4）寿命预测与抗疲劳设计方法 5 3.1.3 疲劳的分类  高周疲劳（或应力疲劳） 低周 高周 疲劳 疲劳 塑性 （1）特点：应力水平低、弹性应变、 变形 脆性破坏、疲劳寿命长、循环次数 × 4 弹性 较高 （N 5 10 次）。 f 变形 （2 ）实例：吊车梁、桥梁、高耸塔 架、海洋平台、压力容器、粮仓  低周疲劳（或应变疲劳） 疲劳问题分类 （1 ）特点：应力水平高、塑性应 变、塑性破坏、疲劳寿命短、循环