不同应力状态下钢材疲劳极限测试方法-论文
金属疲劳
一．实验目的
1．分别测定低碳钢材料疲劳极限 σ-1 和 S-N 曲线的方法； 2．了解旋转弯曲疲劳试验机的构造原理和使用方法； 3．观察疲劳断口的特征，分析导致疲劳破坏的主要原因。
件 CD 长度内受等弯矩的作用。作用在试件上的力为 F。由材料力学可得试件横截面上最大弯曲应
力
max
M max W
（5.5-1）
1 式中， M max —试件危险截面的弯曲力矩，对于图 5.5-1 所示的四点加载， M max = 2 Fa ；W—试件
截面系数，对于直径为 d 的圆截面，W d 3 。 32
97
得的径向跳动量不大于 0.02mm。 3．安装试件与实验 1）将主轴筒垫板塞入加载架与台面之间，使主轴筒位于水平位置； 2）将加载机构的手轮顺时针转到极点，卸载； 3）用扳手拧松左右试件夹持螺母，从主轴套中取出试件夹爪； 4）将试件插入主夹爪中，一起装入左主轴筒内（注意夹爪端部的键要对准主轴的键槽），向右移
二．实验原理
工程上处理疲劳数据的基本方法是绘制 S-N 曲线。即表示应力 S 与断裂时应力循环次数 N 之间 关系的曲线。绘制 S-N 曲线时，一般以应力值 σ0 或最大应力 σmax 为纵坐标，断裂前的循环次数 N（疲
劳寿命）为横坐标（N 均采用对数坐标）。实验表明当循环特性 R = min 一定时，应力 σ 与 N 有完 max
动左轴套，使试件伸入右轴套的夹爪内； 5）用二只扳手旋紧右轴套的夹爪螺母，然后同样旋紧左轴套的夹爪螺母，将试件夹紧； 6）将千分表触头顶在试件上，用于转动试件，此时千分表指针指示的试件摆动幅度（径向圆跳动
疲劳极限 屈服强度的一半
疲劳极限屈服强度的一半全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：疲劳极限是指在一定条件下，材料或构件所能承受的循环荷载或应力的最大次数或周期数。
当材料或构件在循环载荷下经过多次加载和卸载后，会出现疲劳破坏现象，即疲劳断裂。
疲劳极限是用来描述材料或构件在循环荷载作用下的抗疲劳性能的一个重要参数。
疲劳极限和屈服强度是材料力学性能的重要指标，二者之间存在一定的关系。
疲劳极限通常为屈服强度的一半左右，即疲劳极限约为材料的屈服强度的50%左右。
这个比例并非是固定不变的，不同材料、不同应力状态下，疲劳极限和屈服强度之间的关系可能有所不同。
但一般来说，疲劳极限通常低于屈服强度，这意味着材料在受到循环载荷作用时，其抗疲劳性能要弱于其抗静态荷载性能。
为什么疲劳极限与屈服强度之间存在这样的关系？这涉及到材料在疲劳破坏过程中的一些特点和机制。
疲劳破坏是一个复杂的过程，通常包括裂纹萌生、裂纹扩展和最终破裂三个阶段。
在循环载荷下，材料表面或内部会产生微小的裂纹，经过多次加载和卸载，这些裂纹会逐渐扩展，最终导致材料的疲劳破坏。
而材料的屈服强度则是描述材料在静态加载条件下的抗拉伸或抗压性能，与疲劳破坏的机制有一定差异。
疲劳极限一般低于屈服强度的原因之一是材料在循环载荷下会产生应力集中的现象，使得材料局部受到更大的应力，容易产生裂纹。
在循环载荷下，材料表面会出现疲劳损伤和氧化等情况，进一步降低了材料的抗疲劳性能。
而在静态加载条件下，材料的受力状态相对均匀，且时间较短，不容易发生应力集中和损伤，因此屈服强度通常高于疲劳极限。
疲劳极限与屈服强度之间的关系对于工程设计和材料选择具有重要意义。
在工程设计中，需要考虑材料在疲劳加载条件下的性能，以确保构件在实际使用中能够具有足够的寿命和可靠性。
选择合适的材料和合理的设计方案，可以有效提高构件的抗疲劳性能，延长其使用寿命。
疲劳极限和屈服强度是描述材料在不同加载条件下性能的重要参数，二者之间存在一定的关系，疲劳极限通常为屈服强度的一半左右。
钢材的疲劳-常幅疲劳
1 β ＝3
n（对数尺）
疲劳容许应力幅[Ds]与应力循环次数n的关系曲线
钢材的疲劳——常幅疲劳
四、常幅疲劳验算 参数Ｃ和的取值
构件和连接类别
Ｃ β
1
1940×1012
2
861×1012
3
3.26×1012
4
2.18×1012
5
1.47×1012
6
0.96×1012
有光泽的晶粒状或人字纹。而疲劳破坏的主要断口特征是放射和年轮状花纹。
（3）疲劳对缺陷十分敏感。
钢材的疲劳——常幅疲劳
二、引起疲劳破坏交变荷载的两种类型 常幅交变荷载----常幅应力----常幅疲劳 变幅交变荷载----变幅应力----变幅疲劳 应力比（）
循环应力中绝对值最小的峰值应力smin与绝对值最大的峰值应力smax之比。= smin
钢材的疲劳——常幅疲劳
钢材的疲劳——常幅疲劳
一、疲劳破坏的特征 定义：钢材在循环荷载作用下，应力虽然低于极限强度，甚至低于屈服强度，但 仍然会发生断裂破坏，这种破坏形式就称为疲劳破坏。
破坏过程：裂纹的形成----裂纹的扩展----最后的迅速断裂而破坏
破坏特点： （1）疲劳破坏时的应力小于钢材的屈服强度，钢材的塑性还没有展开，属于脆性破 坏。 （2）疲劳破坏的断口与一般脆性破坏的断口不同。一般脆性破坏后的断口平直，呈
三、常幅疲劳 2. 焊接结构的疲劳
f
y
y
f
y
最大：
最小：
s m a x
f
f
y
f
y
Ds
f s
y
m a x
钢材的疲劳
材料的S/N曲线有三种方法可以得到： a) 手册、规范或文献 疲劳试验 b) 疲劳试验 lg c) 经验公式 由材料的S/N曲线到构件的S/N曲线，还需根据应力集中效应、尺寸效应、表面效应进行折减n 验算—由应力幅的分类进行区别
Δσ—已折减后的应力循环中的最大拉应力
和最小拉应力或压应力的差值（拉取正，压 取负）
6
2、影响因素
疲劳寿命（N）
疲劳失效时所经受的应力或应变的循环次数，疲劳计算时通常不考虑疲劳荷载的
施加时间，而仅以循环次数为计算依据。
一些疲劳基本概念:
最大应力σmax
最小应力σmin 应力范围Δ σ=σmax- σmin
应力幅σa=( σmax- σmin)/2= Δ σ/2
平均应力σm=( σmax+ σmin)/2 应力比R=σmin/σmax 循环特征
如：有些钢结构加固后，会对已出现疲劳裂纹有抑制扩展的作用，使之出现还会经历比较长的荷载循环次 数，因此《钢结构设计规范》GB50017—2003中的S—N曲线会远远低估这种钢结构的疲劳寿命。
《钢结构设计规范》GB50017—2003中的8类曲线是根据完好的结构试件的疲劳试 验结果得到的，对于存在疲劳损伤的钢结构不适用。但对于既有的钢结构，都存在 一定程度的损伤，因此曲线不宜被采用。 凡是改变已有的应力环境或措施，结构构造将无法使用《钢结构设计规范》 GB50017—2003中的数据和结果，对于现在多变的环境下的构造疲劳问题的研究 造成局限和困难。
2、影响因素
一般来说，应 力(应变)幅是影 响疲劳寿命的决 定因素
由于变动载荷和应变是导致疲劳
破坏的外动力，所以应该先进行 了解。变动载荷是指载荷大小，
甚至方向随时间变化的载荷。变
几种常用的金属材料疲劳极限试验方法
几种常用的金属材料疲劳极限试验方法何雪浤;谢伟涛【摘要】金属疲劳试验用于测定金属材料的许用疲劳应力,绘制材料的疲劳曲线,进而在交变应力下测定金属材料的疲劳极限.疲劳研究的试验方法有很多,该文根据有关国家标准和现有文献资料对一些常用疲劳试验方法进行了综述,包括单点疲劳试验法、升降法疲劳试验、高频振动疲劳试验法、超声波法疲劳试验、红外热像技术疲劳试验方法,并对每种疲劳试验方法的试验目的、适用条件、试验试样、所需仪器、具体步骤和数据处理进行了介绍.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2015(051)006【总页数】6页(P388-393)【关键词】疲劳试验;试验方法;疲劳曲线;疲劳极限;疲劳寿命【作者】何雪浤;谢伟涛【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳110004【正文语种】中文【中图分类】TG115.5金属材料疲劳试验是通过模拟结构或部件的实际工作状况，在试验室内测定材料的疲劳曲线，为设计、选材及选择工艺提供依据的方法，用以估计结构或部件的疲劳特性和设法提高疲劳抗力，延迟或避免疲劳破坏。
疲劳试验可以预测材料或构件在交变载荷作用下的疲劳强度，一般该类试验周期较长，所需设备比较复杂，但是由于一般的力学试验如静力拉伸、硬度和冲击试验，都不能够提供材料在反复交变载荷作用下的性能［1］，因此对于重要的零构件进行疲劳试验是必须的。
金属材料疲劳试验的一些常用试验方法通常包括单点疲劳试验法［2］、升降法［3］、高频振动试验法［4］、超声疲劳试验法［5］、红外热像技术疲劳试验方法［6］等。
其中单点疲劳试验法操作简单方便、所用时间较短，但测得的结果不是很精准；升降法在常规疲劳试验中是比较精准而又常用的一种方法；高频振动疲劳试验弥补了常规疲劳试验缺少高频率的不足，满足一些在高频率环境下服役材料的疲劳性能研究；超声疲劳试验提供了高效率的加速疲劳试验方案，容易得到高周疲劳试验数据；红外热像疲劳试验是一种能量方法的疲劳研究，试验所用试样少、快速而又精准。
金属疲劳极限
金属疲劳极限金属疲劳极限是指金属材料在连续循环加载下，经过一定次数的循环后发生断裂的最小应力或应变。
它是金属材料在使用过程中的一个重要性能指标，对于保证金属材料的安全可靠性具有重要意义。
金属材料在使用过程中，常常会受到不同程度的力加载。
在循环加载的作用下，金属材料内部会发生微观结构的变化，包括晶粒的滑移、位错的增多、晶界的开裂等。
这些微观结构变化会导致金属材料的力学性能发生变化，最终导致金属材料的断裂。
金属疲劳极限的确定是通过实验来进行的。
实验中，将金属试样置于循环加载的作用下，记录下应力或应变与循环次数的关系曲线。
通过分析曲线的形状和变化趋势，可以确定金属疲劳极限的数值。
金属材料的疲劳寿命与其疲劳极限有密切关系。
疲劳寿命是指金属材料在一定应力水平下能够承受的循环次数。
当金属材料的应力小于疲劳极限时，金属材料的疲劳寿命较长；当金属材料的应力接近或超过疲劳极限时，金属材料的疲劳寿命会急剧下降。
因此，在工程设计中，需要根据金属材料的疲劳极限来确定合理的应力水平，以保证金属材料的使用寿命。
金属疲劳极限的大小与金属材料的组织结构、应力水平、温度等因素有关。
一般来说，晶粒尺寸较细、材料强度较高的金属材料其疲劳极限较高；而材料的强度越低，疲劳极限也会相应降低。
此外，温度对金属材料的疲劳极限也有一定影响，通常情况下，温度升高会导致金属材料的疲劳极限降低。
在实际工程中，为了保证金属材料的安全可靠性，需要对金属材料的疲劳极限进行评估。
评估疲劳极限的方法有很多种，常用的方法包括疲劳试验、数值模拟、统计分析等。
通过这些方法可以对金属材料的疲劳极限进行预测和估计，从而指导工程实践中的设计和材料选择。
金属疲劳极限是金属材料在连续循环加载下发生断裂的最小应力或应变。
它是金属材料在使用过程中的一个重要性能指标，对于保证金属材料的安全可靠性具有重要意义。
在工程实践中，需要对金属材料的疲劳极限进行评估和预测，以保证工程设计的安全性。
疲劳测试与疲劳曲线
疲劳测试与疲劳曲线导读：1860年，维勒（Wöh l e r）在解决火车轴断裂时，首先提出了疲劳曲线和疲劳极限的概念，所以后人也称该曲线为维勒曲线。
1954年1月10日，B O A C的一架“彗星”在意大利厄尔巴岛上空7800米处解体。
4月8日，B O A C的又一架“彗星”栽入意大利那不勒斯湾，机上21人罹难。
至此，“彗星”全部停飞。
“彗星”频繁陨落，震惊了世界。
当时，英国首相丘吉尔下令，要不惜一切代价搞清事故原因。
为此，英国海军出动舰队，将厄尔巴岛附近海域失事的飞机残骸从上百米深的海底打捞起来，送到英国皇家飞机研究院进行调查。
调查发现，空难死者的肺部有因气体膨胀而引起的裂痕，说明失事前机舱内气压突然减小，使肺内气体急剧膨胀而导致肺部破裂。
而对飞机残骸的研究表明，部分舷窗出现了裂痕，这一发现与尸检结论相吻合。
与此同时，德哈维兰公司对正在生产和已停飞的飞机进行严格检查，试验进行了9000多个小时，飞机蒙皮出现了裂痕，与失事飞机残骸上的裂痕一样。
经过技术人员研究分析，事故是由制造飞机机体结构的金属材料“疲劳”所致。
机械零件在交变压力作用下，经过一段时间后，在局部高应力区形成微小裂纹，再由微小裂纹逐渐扩展以致断裂。
疲劳破坏具有在时间上的突发性、位置上的局部性及对环境和缺陷的敏感性等特点，不易被及时发现。
“彗星”飞机方形舷窗处的蒙皮，在反复增压和减压的冲击下，产生变形、裂纹，最终导致金属疲劳断裂。
作为世界上第一种喷气式客机，“彗星”比其他客机都飞得快，承受的压力自然也大，更容易产生金属疲劳问题。
由此，通过对“彗星”事故的调查，诞生了一门新的学科---“疲劳力学”。
今天咱们就来熟悉和了解一下关于：疲劳曲线及基本疲劳力学性能。
01疲劳曲线和对称循环疲劳曲线（一）疲劳曲线和疲劳极限疲劳曲线：是疲劳应力与疲劳寿命的关系曲线，即S-N曲线，是确定疲劳极限、建立疲劳应力判据的基础。
对于一般具有应变时效的金属材料，如碳钢、球铁等，当循环应力水平降到某一临界值时，低应力段变为水平线段，表明试样可以经无限次应力循环也不发生疲劳断裂，故将对应的应力称为疲劳极限，记为σ-1（对称循环，r=-1）。
金属材料疲劳试验与数据处理方法_白鑫
收 稿 日 期 ：２０１５－０４－２８ 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （５１３３５００３）；高 等 学 校 博
士 学 科 点 专 项 科 研 基 金 资 助 项 目 （２０１１００４２１３０００３） 作者简介：白 鑫（１９８８－），男，博士研究生。 通 讯 作 者 ：谢 里 阳 （１９６２－ ），男 ，教 授 ，博 士 生 导 师 。
近期，谢 里 阳 等 提 ［１９－２０］ 出 了 样 本 集 聚 原 理 ，该 方法在高周疲劳区域处理小样本的数据时有一定的 优势。以下主要介绍传统成组法和样本集聚原理， 并 通 过 疲 劳 寿 命 曲 线 族 ，对 比 、分 析 该 两 种 方 法 之 间 的差异。 １．１ 成 组 法
为了得 到 Ｓ－Ｎ 曲 线，ＩＳＯ １２１０７－２００３［４］建 议 了成组法。成组法，即 由 各 级 应 力 水 平 下 的 疲 劳 寿 命试验数据组成一 个 样 本，并 直 接 对 其 进 行 统 计 计 算。为保证统计结 果 的 准 确 性，需 对 样 本 量 设 置 最 低 限 ，一 般 情 况 下 ，每 组 数 组 至 少 需 要 １５ 个 数 据 。
关 键 词 ：疲 劳 ；疲 劳 试 验 ；疲 劳 寿 命 ；规 定 寿 命 下 的 疲 劳 强 度 ；概 率 分 布
中 图 分 类 号 ：ＴＧ１１５．５；ＴＨ１２２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００１－４０１２（２０１５）０６－０３７５－０６
Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
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亩（ ５ ０ ＂ ２ ＋ ６
通常 ， 至 少取 ５ 级应力水平 。 各级应力ｚ ｋ Ｔ ＇ － 上试样的数 量 分配应随着应力水平的降低而逐渐增加 。用升降法求得 的条
件疲 劳极 限作 为 ． ｓ 一 Ⅳ曲线上最低应力７ ｋ＇ Ｔ － 点。
以 为纵 坐标 ， Ｎ次数为横坐标 ，用最佳拟合法绘 制成
所 示。 表 １ 样品规格 及取样工程部位
强度 。 在众 多疲劳强度试验方法中 ， 阶梯法 （ 或升降法 ） 是一种 常用 的方 法 ， 已被许 多标准所 采纳 ， 如英 国标 准协会 、 日本机 械工程师协会 、法 国标准化委 员会和 美国金 属粉末工业联合 会等 。 升降法 一般按 以下程 序进行： 试 验从高于疲劳极 限的应 力水平开始 ， 然后逐级降低 。 在 应力 Ｏ ＇ ｏ 作用下 ， 试验第一根试
【 ＤＯＩ 】 ０ ． １ ３ ６ １ ６ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｇ ｅ ｊ ｓ ｙ ｓ ｊ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ７ ． ０ ０ ７
１ 工程背景
在对 已服 役 多年 的钢结 构建 筑进 行结构 使用 状态评 估
关。其中 ｎ ， ／ 和 分别表示在应 力幅和平 均应力幅 水平综合作用 下， 所施加应力的循环 次数 和疲 劳寿命 。 疲劳分析和设计 的标 准方法都是 以应 力为基础 的 ， 这 种方 法也称 为应力一 寿 命或
【 关键词】 铜结构 ； 疲劳极限； 剩余寿命
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ； ｆ ａ ｉ ｔ ｕｅ ｇ ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ； ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｉ ｆ ｅ
【 中图分类号】 Ｔ Ｕ ３ ９ １ 【 文献标 志码】Ａ 【 文章编号】 １ ０ ０ ７ ． ９ ４ ６ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ７ — ０ ０ ４ １ ． ０ ３
４１
Ｉ 堡 毒Ｄ 兰 ｃ ｏ ｍ 讹 如 ¨
丹咖 酣
２ ． １ 评 估程 序
条件疲劳极限一般采用升降 法的数理统计 法进 行 ，可以
获取材料的疲劳极限值 ，用 以评估和设计材料 或构 件的疲劳
样品规 格及取样工程 部位女 １ ３ 表１ 所示 ， 试 样形状图如 图 ２
及Ｂ Ｉ Ｍ 技术咨询与研究 ， （ 电子信 箱） ８ ２ ０ ３ １ ２ １ ５ ０ ＠ ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
通常， 采用对称循环 的交变加 载方 式进行 Ｓ 一 Ⅳ疲劳试验 。
对称循环表示以零平均应力进行交变加载。因此， 其应力比
为：
＝
／ Ｓ ， ￣ ｉ ＝一１
４ 测试 结果
依照本测试 的方法与程序 ，结合广外ｌ 市海珠桥主桥上部
结构钢结构损伤检 测评估项 目， 在 其下弦杆抽取 ５ 个样 品分
别进行 制样 ， 以其 中 ｌ 与２ 共两个样 品为例 ， 疲 劳极限 的测
星
试结果如下。
对于 １ 样品， 疲劳极 限试 验数 据结 果如表 ３ 和图 ３ 所示 。
一
条曲线 ， 即为 Ｓ － Ｎ曲线。横坐标一般采用 ｌ ｇ Ⅳ。
口 一 破坏 ●一 通过
３ 样 品制备
４２
图３ １ 样品条件 疲劳极 限试验结果
根据表 ３ 和图 ３ ， 由升 降法的统计公式可得 到 ， １ 样 品的
条件疲 劳极 限为 ： ０ （ ２ ×１ ｏ ４ ． Ｏ ＋ ４ ｘ １ ｌ Ｏ ． ５ ＋ ５ × １ １ ７ ． ０ ＋ ２ ｘ １ ２ ３ ． ５ ） ／ １ ３ ＝ １ １ ４ ． ０ ＭＰ ａ
疲劳试验期间 ， 试 样承受交变载荷 的作用 ， 直至发生疲劳 失效。 在试 样上所施加 的载荷 ， 由恒定 应力范 围（ Ｊ ｓ ） 或恒定应 力幅 ｓ 确定 。
Ｓ ＝ 一 Ｓ ｍ ｉ ； ＆＝ Ｓ ／ ２
２ 试 验 原 理
由疲 劳损伤理论可知 ，疲劳损 伤与循环比 ｎ ／ Ｎ ， ． ｒ 密切相 【 作者简介】 姚远（ １ ９ ８ １ ） ， 男， 陕西西安人， 工程师， 从事桥梁检测
测试结果表 明， 该方 法得到的结果可满足对钢 材剩余 寿命进行评估 。
【 Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ａ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｉ ｄ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍ ｅ ｈ ｔ ｏ ｄ ａ ｔ ｄ ｉ ｆ ｒ ｅ ｎ ｅ ｔ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ
一 Ｉ 一
— Ｉ —
ｌ
ｌ
广
ｌ
ｒ
●
－ １
ｌ
Ｌ
Ｉ
Ｉ
Ｊ － Ｊ
ｌ
ｌ
ｌ
Ｉ
ｌ
ｌ
为获取 ． ｓ ＿ Ⅳ曲线 ，需增加高于应力疲劳极限 的其他 应力 水平。试 验结果如表 ４ 和图 ４ 所 示。
表４ １ ・ 样品各级应力水平下 的疲 劳次数数据
样品的拉伸力学性能指标 如表 ２ 所 示。
表 ２ 样 品拉 伸 力学 性 能指 标
项目
屈服 强度 ａ 极限 强度 ａ
样 品序 号
１ ３ ０ ２ ５ ０ ６ ２ ２７ ７
４５ ５
级的应力下进行 ； 相 反则要在高一级应力下进行 ， 直至完成全
部试验为止 。各级应力之差 Ａ ｏ ＂ 叫做“ 应 力增量 ” ， 在整个过程 中， Ａ ｏ ＂ 应保持不变。如 图 １ 所示 。
＿ ＋ ． ＿ ｛ 一Ｉ －｝ ＿ ＋－ － Ｉ －Ｉ －Ｉ － ｑ － １ 一 Ｉ 一
ｉ ｉ
Ｉ
Ｉ
Ｉ
ｉ
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ｉ
ｌ
广 Ｔ
Ｉ
． １
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寸 毋 卜 皋 － ． Ｉ － ． Ｉ － 十 幸『 － 奉十 ｒ
１
Ｊ
Ｉ
Ｉ
Ｉ Ｉ
ｌ
Ｉ
时， 常常需要去测算或者估算钢材的剩余寿命 ， 而在 测算钢材
Ｊ ｓ ． Ⅳ方法 ， 主要 有以下几个特点 ：
剩余寿命时 ，需要所测结构 用钢在不 同应 力状态 下的疲 劳寿 命， 从 而获取疲劳极 限 ， 并确定 出材料在循环荷 载往复作用下
的Ｓ － Ｎ曲线 。本文提出一种材料在不 同应力状态下疲 劳极限
件， 若该 试件在未达到指定寿命 Ｎ ＝ Ｉ Ｏ ， 次之前发生了破坏 ， 则
图 ２试 样形 状图
第二根试件就在低一级 的应 力 。 下进行试验。 一直到某一试
件在 某一应力水平 下经过 １ ０ 循环没 有破坏 （ 越出） ， 则进 行第 ｉ ＋ １ 根 的高一级应力 ． 下的试验 。依此类推 ， 凡前一根 试件达不到 １ ０ ’ 次循环而破坏 ， 则随后的一次试验就要在低一
【 摘 要】 介绍 了一种在不同应 力状 态下， 结构钢材 的疲劳极 限测试方法， 该测试方法以不 同应 力状 态为条件 ， 通过测试疲劳极 限，
获取材料 的 ｓ — Ⅳ曲线 （ 应 力与循环次数关 系的曲线） ， 并以广州市海珠桥结构用钢为 实例工程 ， 对该桥钢材进行 疲劳极限测试。 通过
表３ １ 样 品条件疲 劳极 限试验数据结果
× 一 破坏 Ｏ 一 通过
图 １升降法测试条件疲 劳极 限
２ ． ２ 评估 方法
对于各评估步骤 中所用到 的方法介绍如下 。 处理 数据时 ， 在第一对 出现相 反结果 以前的数据均舍弃 ，
其余数据均为有效数据 。因此 ， 图１ 的统计计算结果为 ：
试验结果如 图 ５所示 。 表５ ２ 样品条件疲劳极 限试验数据结果
图６ 样品的 ｓ ． Ⅳ曲线
５ 结 论
通过比对 ，本文提 出的钢材在不 同应力状 态下疲劳极限 的测试方法 ， 具有 良好 的实施操作性 。 根据广州市海珠桥主桥
上部结 构钢 结构损 伤评估项 目的测试结果 ，其数据说明该 测 试方法 具有良好 的适 用性 ， 可得 出其 Ｓ － Ⅳ曲线 ， 为剩余寿命评
ｓ ａｔ ｔ ｅ ｃ ｏ ｎ ｉｔ ｄ ｉ ｏ ｎ ｓ ， ｂ ｙ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｈｅ ｔ ｆ ａ ｉ ｔ ｇ ｕ ｅ ｌ ｍｉ ｉ ｔ ， Ｓ － Ｎｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｔ ｏｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ（ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｙ ｃ ｌ ｉ ｃ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ） ， ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｈｅ ｔ Ｈ ａ ｉ ｚ ｈ ｕｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ
● ＿ Ｉ
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图５ ２ 样品条件疲劳极限试验结果 表６ ２ ・ 样品各级应 力水平下疲劳次数数据
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一一卜 Ｉ ＿卜 Ｉ １
１ ） 循环应力是疲 劳失效 的控制参数 ；
２ ） 高周疲劳条件表现为 ： 疲劳失效循环次 数高 ， 循环 加载
塑ｌ 生变形 小 。