钢结构第2讲VIP免费

钢材的疲劳（什么是疲劳？）钢材在连续交变荷载作用下，会逐渐积累损伤、产生裂纹即裂纹逐渐扩展，当循环次数达到某定值时，发生突然破坏的现象，称为疲劳。高周低应力疲劳：破坏前的应力循环次数n≥5×104，疲劳破坏时的应力较低，。一般属于此类疲劳。低周高应力疲劳：破坏前的应力循环次数n=102~5×104,疲劳破坏时的应力水平较高，。应力比：应力幅：循环次数：n（要求n≥5×104时，应进行疲劳计算）maxminminmaxyfyf常幅疲劳——当应力循环内的应力幅保持常量时，称为常幅疲劳。1.非焊接结构的疲劳大量试验研究表明，疲劳强度除与主体金属和连接类型有关外，还与循环应力比和循环次数n有关。应力循环特性常用应力比值来表示，以拉应力为正值。连续重复荷载之下应力往复变化一周叫做一个循环。2.焊接结构的疲劳通过大量试验研究表明，控制焊接结构疲劳寿命最主要的因素是构件和连接的类型、应力幅Ds以及循环次数n，而与应力比无关。焊缝部位存在残余拉应力，通常达到钢材的屈服点fy，该处是产生和发展疲劳裂纹最敏感的区域。maxyf最大：maxminyyff最小：yyff真实应力比：焊缝附近真实应力比的大小取决于应力幅的大小-----++fy残余应力的分布应力幅与应力循环次数n（疲劳寿命）的关系0NX1051n12n2bfy123456SS0lgnlg............b1lgClglgn1(1)应力幅值越低，应力循环次数就越多，疲劳寿命也越高。(2)当应力幅值减小到一定程度时，应力循环次数趋向无穷大。容许应力幅[]的定义（1）应力幅－循环次数（红色实线所示）关系曲线为试验回归曲线，反应了平均值之间的关系。（2）考虑到试验的离散性，取平均值减去两倍lgn的标准差（2s）作为疲劳强度的下限值，图中蓝色虚线所示。该虚线上的应力幅定义为对应于某疲劳寿命的容许应力幅。（3）如果lgn符合正态分布，则构件或连接的疲劳强度的保证率为97.7％。(4）容许应力幅的表达式[Ds]可通过下式求出：SS0lgnlg............b1lgClglgn11[]CN(5)式中：系数β、C根据《钢结构设计规范-疲劳计算的构件和连接分类》查表得到。(6)容许应力幅与钢材的强度无关，这表明不同种类的钢材具有相同的抗疲劳性能。3.常幅疲劳验算疲劳容许应力幅[]与应力循环次数n的关系曲线11β＝4β＝3[](N/mm2)（对数尺）n（对数尺）规范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划分为8个疲劳计算类别，并对每个类别规定了相应的参数取值。参数Ｃ和的取值构件和连接类别12345678Ｃ1940×1012861×10123.26×10122.18×10121.47×10120.96×10120.65×10120.41×1012β44333333疲劳计算采用容许应力幅法，按弹性状态计算应力进行计算。计算只适用于无高温（t≤150℃）、无严重腐蚀环境中的高周低应变的疲劳计算（应力循环次数n≥5×104)。常幅疲劳的计算公式标准荷载下的设计应力幅；对于焊接部位的设计应力幅:=max-min；对于非焊接部位的折算应力幅：=max-0.7minmax每次应力循环中，计算部位的最大拉应力（取正值）min每次应力循环中，计算部位的最小拉应力或压应力（拉应力取正值，压应力取负值）；[]常幅疲劳的容许应力幅变幅疲劳当应力循环内的应力幅随机变化时为变幅疲劳。Δσi-1Δσ2Δσ1Δσiσt变幅荷载可将变幅疲劳折算为等效的常幅疲劳，然后按常幅疲劳检算式检算。（a）检算公式e—等效常幅疲劳应力幅。[]—常幅疲劳的容许应力幅。情形一能够测得使用期内应力变幅规律e（b)计算e若能预测结构在使用寿命期间各种荷载的应力幅以及次数分布所构成的设计应力谱，则根据累积损伤原理可将变幅疲劳折合为等效常幅疲劳，将随机变化的应力幅折算为等效应力幅e按下式进行疲劳计算：1iiiennΣni以应力循环次数表示的结构预期使用寿命；ni预期寿命内应力幅水平达到i的应力循环次数情形二——不能测得使用期内应力变幅规律设计重级工作制吊车的吊车梁和重级、中级工...