钢结构疲劳分析
《钢结构疲劳》课件
结构细节和连接方式对钢结构疲劳性能具有重要影响，合理的细节设计和连接方式可以有效提高结构的疲劳寿命 。
详细描述
钢结构的细节设计和连接方式决定了结构内部的应力分布和传递。不合理的细节设计和连接方式可能导致局部应 力集中，加速裂纹萌生和扩展。因此，在设计和制造钢结构时，应注重细节处理和连接方式的优化，以提高结构 的疲劳性能。
超声检测
利用超声波在材料中的传播特性 ，检测内部缺陷和裂纹。
涡流检测
利用涡流对材料进行检测，通过 分析涡流的变化来检测裂纹。
损伤识别与评估
损伤识别
通过各种无损检测手段，如声发射、 红外成像等，对钢结构进行全面检测 ，以确定损伤的位置和程度。
损伤评估
根据损伤的严重程度，对钢结构的剩 余寿命和安全性进行评估，为维修和 加固提供依据。
采用无损检测技术，如超声波、磁 粉等方法，对钢结构进行监测和评 估，了解结构疲劳状况。
维修与更换
对于发现的疲劳裂纹和损伤，及时 进行修复或更换，防止裂纹扩大。
增强结构整体性
增加支撑和连接
加强节点连接
通过增加支撑和连接件，提高钢结构 的整体稳定性，减少结构变形和应力 集中。
对节点连接进行加强，提高节点刚度 和承载能力，减少应力集中和变形。
优化结构设计
对钢结构进行详细的结构分析和优化 设计，合理布置支撑和连接件，提高 结构整体性。
局部加固与修复
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焊接加固
对于疲劳裂纹和损伤，可以采用焊接方法进行加 固和修复。焊接前应进行焊接工艺评定和焊接质 量检测。
粘贴钢板加固
在钢结构表面粘贴钢板，提高结构的承载能力和 刚度，适用于大型结构件和厚板的加固。
《钢结构疲劳》ppt课件
钢结构材料疲劳分析
钢结构材料疲劳分析疲劳是材料在反复应力作用下导致损伤和失效的一种破坏机制。
在工程实践中，钢结构材料的疲劳性能分析至关重要，因为它能帮助我们预测和评估结构在长期使用过程中可能发生的疲劳断裂问题。
本文将介绍钢结构材料疲劳分析的基本原理、方法以及应用案例。
通过对疲劳分析的深入研究，我们可以提高钢结构的可靠性和安全性。
一、疲劳断裂机理钢材在应力作用下的疲劳断裂主要是由于结构内部存在微观缺陷和应力集中的作用导致。
疲劳断裂过程一般可以分为以下几个阶段：1. 起始阶段：在应力作用下，钢材表面的微小缺陷会逐渐扩展形成微裂纹；2. 扩展阶段：微裂纹逐渐扩展并连接形成裂纹，此时的破坏速度加快；3. 稳定阶段：裂纹扩展速度基本保持稳定，并逐渐接近致命裂纹长度；4. 加速阶段：当裂纹长度达到一定程度时，裂纹扩展速度急剧增加；5. 破坏阶段：致命裂纹由裂纹尖端的破坏扩展至整个截面，导致结构失效。
二、钢结构材料的疲劳试验与评估钢结构材料的疲劳试验是疲劳分析的重要手段之一。
通过疲劳试验，我们可以获取钢材的疲劳性能曲线，进而对结构的疲劳寿命进行评估。
1. 疲劳试验方法常见的钢结构材料疲劳试验方法包括拉伸-压缩试验、转动弯曲试验和简支梁弯曲试验等。
这些试验方法可以模拟结构在实际工作状态下的载荷，通过对不同加载谱的试验可以获得钢材的疲劳性能曲线。
2. 疲劳性能评估疲劳性能评估是根据疲劳试验结果对钢材的疲劳寿命进行预测和评估的过程。
常见的评估方法包括S-N曲线法、极限状态法和损伤累积法等。
这些方法可以帮助我们了解结构在特定载荷下的疲劳性能，并进行疲劳寿命预测。
三、钢结构材料疲劳分析的数值模拟除了试验方法外，钢结构材料的疲劳分析还可以通过数值模拟的方式进行。
数值模拟可以通过有限元方法等手段，模拟结构在不同工况下的应力应变状态，进而评估结构的疲劳性能。
1. 有限元分析有限元分析是疲劳分析中常用的数值模拟方法之一。
通过将结构离散为有限数量的单元，可以对结构在不同工况下的应力应变进行精确计算。
钢结构疲劳分析
钢结构疲劳问题
其他原因： 行动活荷载； 焊接缺陷：孔洞、夹渣等； 成型控制缺陷（冲孔、剪边、气割）； 几何截面的突然变形； 地震的对结构的反复摇摆，温度变化。
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钢结构疲劳问题
疲劳计算原则
安全寿命法：先估计一个荷载谱，然后通过分析和实验找出 关键构件在这一荷载普下的语气寿命，在引入安全系数以得 到安全寿命，安全寿命决定使用期限，就够后构件到安全寿 命就要报废或者更换，使用于飞机设计。
应力比：R=min/ max
应力幅：循环一周最大、最小应力差
= max- min
t
t
常幅疲劳
变幅疲劳
“常幅疲劳”是指在使用期内交变荷载下每次循环的应力变化幅 值相同；否则称“变幅疲劳”。承受吊车荷载的吊车梁属变幅疲 劳，因为起吊重量有时满载，有时欠载。
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钢结构疲劳问题
a）静应力R=1 b）脉动循环应力R=0 c)对称循环应力R=-1
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钢结构疲劳问题
延长疲劳寿命的方法： 减小初始裂纹尺寸a1。因为在裂纹尺寸很小时，扩展速率da/dN很低； 降低构件所承受的应力和采用韧性较好的材料。减低应力幅要求增大构件截 面，从而提高造价。采用高韧性材料和加强施工质量控制也都要提高造价。 于是要权衡轻重做出最佳的方案
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钢结构疲劳问题
高周疲劳：在疲劳破坏之前具有应力大，应变小的特点 低周疲劳：在疲劳破损之前具有应力小，应变大的特点 采用较小的循环应力，可降低疲劳强度，增大构件的寿命
I:对接焊缝 II:角接焊缝
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钢结构疲劳问题
应力幅准则
自从焊接结构用于承受疲劳荷载以来，工程界从实践逐渐认识
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钢结构疲劳问题
A的纵坐标是在N=N1时，交变循环荷载作用下的 max
钢结构建筑的疲劳试验与评估
钢结构建筑的疲劳试验与评估钢结构建筑是现代建筑中的一种主要形式之一，其所表现的结构美观、坚固、耐用等特点，深受人们的喜爱。
但是长期使用及环境因素的影响，钢结构建筑也存在着问题，其中最为严重的是疲劳问题。
疲劳问题的解决不仅关系到钢结构建筑的使用寿命，还涉及到人们的生命财产安全。
因此，加强钢结构建筑的疲劳试验与评估显得尤为重要。
一、疲劳问题的表现及危害疲劳问题指的是结构内部存在的裂纹，这些裂纹是钢结构承受交变载荷引起的。
卸载后，这些裂纹会随着时间的推移而扩大，在某个时刻，整个结构就会发生不可逆的破坏。
因此，疲劳问题对钢结构建筑的使用寿命和安全性构成了威胁。
二、疲劳试验的重要性疲劳试验是指在循环载荷下对结构进行试验，获得结构在疲劳破坏之前能够承受的循环载荷次数。
疲劳试验可以帮助人们了解钢结构的疲劳性能，找出隐患，并确定结构的使用寿命。
三、疲劳试验的方法和要点疲劳试验的方法有很多种，其中常见的有恒振幅疲劳试验和非恒振幅疲劳试验。
恒振幅疲劳试验就是指在相同的载荷下进行试验，而非恒振幅疲劳试验则是指在不同的载荷下进行试验。
为了保证疲劳试验的准确性和可靠性，还应该注意以下要点：1.试验负荷：试验负荷应该以实际使用负荷为基础，同时在试验中需要将最大载荷设定为实际使用负荷的两倍左右。
2.试验频率：为了使试验结果能够反应结构在实际使用中的疲劳情况，试验频率应该与实际使用频率相匹配。
3.试验过程：试验过程应该尽可能贴近实际使用情况，并在试验中不断记录结构变形情况及试验数据。
四、疲劳评估的方法和要点除了疲劳试验之外，疲劳评估也是判断钢结构疲劳性能的重要方法。
常见的疲劳评估方法有等效应力法、寿命预测法和疲劳极限法等。
疲劳评估要点主要包括以下几个方面：1.应力连通性：要合理设计结构，减小应力集中，并防止应力集中的部位发生裂纹。
2.材料选择：要根据结构实际使用情况和力学要求选择合适的材料。
3.安装与维护：要根据钢结构使用特点和环境特点，采取有效的安装维护措施。
钢结构的疲劳寿命
钢结构的疲劳寿命钢结构是一种常见且广泛应用于各种建筑和桥梁工程中的结构材料。
而钢结构在长期使用过程中，特别是受到频繁的振动和荷载变化时，容易产生疲劳现象，并且这种疲劳现象可能对其寿命产生重大影响。
本文旨在探讨钢结构的疲劳寿命，并提供相应的解决方案。
一、疲劳现象及其影响钢结构的疲劳现象是指在荷载作用下，材料会产生应力循环加载和卸载的过程，导致结构材料内部微观组织发生变化，最终导致材料疲劳破裂。
疲劳现象的主要影响包括以下几个方面：1. 寿命缩短：疲劳现象会大大缩短钢结构的使用寿命，使得其无法达到设计要求的预期寿命。
2. 结构安全：疲劳破坏会导致结构的强度和刚度下降，进而影响结构的安全性和可靠性。
3. 维修成本：由于钢结构的疲劳寿命缩短，维修与更换材料的成本也会随之增加。
二、疲劳寿命的评估为了确保钢结构的安全和使用寿命，疲劳寿命的评估是非常必要的。
常见的评估方法包括基于应力范围的S-N曲线法和基于损伤累积的累积损伤法。
1. S-N曲线法：S-N曲线法是一种基于应力以及应力循环次数的方法。
通过对试验样件在不同应力循环次数下的疲劳寿命进行测试，建立应力和寿命之间的关系曲线，即S-N曲线。
通过对实际工况下应力循环次数的估算，可以推算出结构的寿命。
然而，这种方法需要充分考虑材料的应力集中与应力分布的不均匀性。
2. 累积损伤法：累积损伤法是一种根据疲劳寿命的损伤累积进行评估的方法。
通过将钢结构的疲劳信号转化为积累的损伤，结合采用的材料疲劳损伤性能曲线，得出结构在给定荷载循环数下的寿命。
相比于S-N曲线法，累积损伤法更加准确，可以更好地考虑材料内部的疲劳损伤情况。
三、延长疲劳寿命的方法针对钢结构的疲劳寿命问题，人们提出了一系列解决方案，以延长钢结构的使用寿命和提高其疲劳性能。
1. 材料优化：通过选择具有较高抗疲劳性能的材料，如高强度钢、耐疲劳钢等，以提高结构的抗疲劳能力。
2. 设计优化：在设计过程中，合理考虑结构的疲劳荷载，采用减载、增加结构疲劳寿命的方法。
钢结构的疲劳性能研究与结构寿命评估
钢结构的疲劳性能研究与结构寿命评估1. 引言在工程领域中，钢结构广泛应用于大型桥梁、高层建筑等重要工程项目中。
然而，由于长期受到复杂荷载和环境作用，钢结构容易发生疲劳破坏，对结构的安全性和可靠性构成威胁。
因此，钢结构的疲劳性能研究及结构寿命评估显得尤为重要。
2. 疲劳性能研究2.1 疲劳损伤机制钢结构在长期循环荷载作用下，由于应力集中、裂纹形成等原因，会逐渐发展出裂纹并扩展，最终导致疲劳破坏。
了解疲劳损伤机制对于研究钢结构的疲劳性能具有重要意义。
2.2 影响疲劳性能的因素钢材的质量、结构的几何形状、荷载类型和频次、应力历程等因素都会对钢结构的疲劳性能产生影响。
因此，疲劳性能研究需要考虑多种因素的综合影响。
2.3 疲劳试验与数值模拟方法疲劳试验是研究钢结构疲劳性能的重要手段，可以通过对试验样件的疲劳寿命进行评估。
同时，数值模拟方法也逐渐成为研究疲劳性能的重要工具，可以通过建立结构的数学模型，模拟实际的荷载作用，预测结构的疲劳寿命。
3. 结构寿命评估3.1 疲劳寿命的定义与评估方法疲劳寿命是指结构在规定的荷载和振动频次下能够安全运行的时间。
常用的评估方法包括判据法、损伤积累法和应变寿命法等，通过对疲劳裂纹的扩展情况进行评估，预测结构的寿命。
3.2 结构寿命评估的可靠度在结构寿命评估中，不确定性是一个不可忽视的因素。
可靠度理论可应用于结构寿命评估中，通过考虑不同参数的不确定性，计算结构的可靠度指标，为工程决策提供科学依据。
4. 增强疲劳性能的措施4.1 结构设计阶段的考虑在钢结构的设计阶段，可以通过减小应力集中区、合理设置连接方式等措施来增加结构的疲劳寿命。
4.2 修复与维护钢结构在使用过程中可能会受到损伤，及时进行损伤修复和维护是保障结构疲劳性能的重要举措。
4.3 监测与预警结构的长期监测和预警，能够及早发现结构的疲劳裂纹和变形等问题，采取相应的措施进行处理，减少疲劳破坏的发生。
5. 结论钢结构的疲劳性能研究与结构寿命评估对于保障工程项目的安全性和可靠性具有重要意义。
钢结构塔架的风振疲劳分析
钢结构塔架的风振疲劳分析随着我国工业的快速发展，大型工业设施如钢结构塔架的需求不断增加。
然而，这些结构在服役期间会受到各种荷载的作用，其中风荷载是一种重要的不可忽视的因素。
风振疲劳问题是钢结构塔架设计中的关键问题之一，关系到结构的安全性和耐久性。
本文将针对钢结构塔架的风振疲劳问题进行深入分析。
关键词：钢结构塔架、风振疲劳、风荷载、疲劳寿命、抗疲劳设计概述风振疲劳是由于结构在风荷载作用下产生振动，导致结构内部产生交变应力而引起的疲劳破坏。
对于钢结构塔架而言，风振疲劳对其服役性能有重要影响。
风振疲劳的危害主要表现在降低结构的承载能力、增加结构变形以及引发结构断裂等。
因此，对钢结构塔架进行风振疲劳分析具有重要意义。
钢结构塔架的风振疲劳分析钢结构塔架在服役期间会受到风荷载的作用，其风振疲劳的产生主要有以下原因：（1）结构设计不合理，如结构形式、连接方式等；（2）材料选择不当，如材料的韧性、强度等；（3）制造和安装过程中产生的缺陷，如焊接变形、螺栓松动等。
针对这些原因，在进行钢结构塔架设计时，应采取相应的措施来降低风振疲劳的风险。
例如，优化结构设计、选用高强度材料、严格控制制造和安装质量等。
还可以采用防腐涂层等措施来提高结构的耐久性。
疲劳损伤因子的计算在风振疲劳分析中，疲劳损伤因子是一个重要的参数，用于描述结构在疲劳过程中损伤的程度。
常用的疲劳损伤因子计算方法有：（1）Miner-Palmgren方法：该方法基于Miner-Palmgren 累积损伤理论，考虑了应力幅值和平均应力的影响。
（2）Gerber方法：该方法基于Gerber损伤模型，考虑了裂纹扩展和闭合的过程，适用于估算结构的低周疲劳寿命。
在计算疲劳损伤因子时，应根据具体情况选择合适的计算方法。
同时，还应注意考虑其他影响因素，如环境因素、荷载作用次数等。
抗疲劳设计的建议根据前文对钢结构塔架风振疲劳的分析，提出以下抗疲劳设计的建议：（1）优化结构设计：合理选择结构形式和连接方式，以提高结构的抗风能力。
欧标钢结构设计手册 疲劳
欧标钢结构设计手册疲劳疲劳是影响钢结构安全性和耐久性的一个重要因素。
在长期使用中，钢结构会受到反复的荷载作用，导致材料的内部产生微小裂纹，并逐渐扩展至破坏。
因此，研究和控制疲劳对于钢结构设计非常重要。
欧标钢结构设计手册提供了详细的疲劳分析和设计准则，旨在确保钢结构的疲劳强度和可靠性。
1. 疲劳分析基础在进行钢结构的疲劳设计之前，需要对其受力情况进行全面的分析。
疲劳分析基础包括荷载谱分析、疲劳损伤积累和疲劳寿命评估。
荷载谱分析是通过对实际荷载的测量和分析，得到荷载时间历程，并进行频域分析，确定其主要频率成分和振幅。
疲劳损伤积累是指在一定的时间内，由于荷载的反复作用，材料内部的裂纹不断扩展，直至破坏。
疲劳寿命评估是通过计算疲劳寿命的方法，确定材料在特定荷载作用下的耐久性能。
2. 疲劳试验和材料参数欧标钢结构设计手册规定了疲劳试验的要求和方法，以获取钢材的疲劳性能参数。
试验包括疲劳强度试验、疲劳寿命试验和裂纹扩展试验等。
疲劳强度试验是通过施加不同的荷载谱，确定材料疲劳极限和疲劳裂纹扩展速率。
疲劳寿命试验是通过施加特定的荷载谱，确定材料在一定应力幅下的疲劳寿命。
裂纹扩展试验是为了确定裂纹扩展速率，可根据砂轮磨擦试验、盖板试验等方法来进行。
通过这些试验，在结构设计中可以更准确地评估材料的疲劳性能。
3. 疲劳设计准则欧标钢结构设计手册制定了一系列疲劳设计准则，用于指导钢结构在疲劳荷载下的设计。
准则包括材料的疲劳极限和疲劳寿命、应力集中系数、修正系数等。
疲劳极限和疲劳寿命是根据试验数据和统计方法得到的参数，用于确定特定荷载作用下的疲劳设计应力范围。
应力集中系数是考虑结构中应力集中点的存在，通过修正系数来估计疲劳强度。
修正系数包括尺寸系数、表面处理系数、载荷工况系数等，用于提高疲劳设计的准确性和可靠性。
4. 疲劳分析软件和计算方法为了更高效地进行疲劳分析和设计，欧标钢结构设计手册提供了多种疲劳分析软件和计算方法。
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外因：应力集中程度 应力幅值 应力循环特征值 循环次数 环境：接触疲劳、高温疲劳、热疲劳和腐蚀疲劳
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钢结构疲劳问题
疲劳破坏机理
1）形成微裂纹 材料已有微裂纹或加载使杂质附近发生应力集中，造成新的 微裂纹。 疲劳破坏由裂缝发展所致。因此，无拉应力，则无疲劳破 坏；无拉应力，不验算疲劳。 裂缝反复扩张、闭合，使疲劳断口上有半椭园光滑区，其余 部分粗糙；
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钢结构疲劳问题
对焊接结构而言，构造细节主要表现在零件之间的连接方式和焊缝的 形式，在同样的应力幅作用下，结构没有焊缝的部位，疲劳破坏前的 循环次数高于对接焊缝的部位，对接焊缝部位高于角焊缝的部位（虚 线）
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钢结构疲劳问题
延长疲劳寿命的方法： 减小初始裂纹尺寸a1。因为在裂纹尺寸很小时，扩展速率da/dN很低； 降低构件所承受的应力和采用韧性较好的材料。减低应力幅要求增大构件截 面，从而提高造价。采用高韧性材料和加强施工质量控制也都要提高造价。 于是要权衡轻重做出最佳的方案
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钢结构疲劳问题
钢材的疲劳过程 可分为裂纹的形成、裂纹缓慢扩展和最后迅速断裂 三个阶段。 疲劳强度与反复荷载引起的应力种类（拉应力、压 应力、剪应力和复杂应力等）、应力循环形式、应 力循环次数、应力集中程度和残余应力等有关。
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钢结构疲劳问题
产生疲劳的原因
内因：钢材材性、结构构造。 材料局部缺陷（工艺微裂纹、焊缝夹渣）
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钢结构疲劳问题
应力比准则
长期以来钢结构的疲劳一直按应力比准则。对一定的循环次数 ，构件的疲劳强度和以应力比为代表应力循环特征是密切相关的 ，对引进安全系数即可得到设计用的疲劳应力容许值：
max f ( R)
p
对于我国采用的是TJ17-74中的疲劳容许应力计算公式：
[ 0 ] [ p ] 1 k
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钢结构疲劳问题
有拉应力裂缝张开
无拉应力裂缝闭合
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钢结构疲劳问题
疲劳破坏机理
2）反复荷载下微裂纹发展成宏观裂纹 反复荷载下微裂纹尖端应力集中、材料硬化，裂纹开展，出 现宏观裂纹。
裂纹尖端应力集中使裂纹开展
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钢结构疲劳问题
疲劳破坏机理
3）宏观裂纹发展，断面削弱，脆性断裂
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钢结构疲劳问题
应力比与应力幅
显然在腐蚀介质中的疲劳试验寿命降低的最大，因此在海水腐 蚀作用下的结构其疲劳设计不同于一般结构，也已经成为一门 重要的研究课题。
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钢结构疲劳问题
其他原因： 行动活荷载； 焊接缺陷：孔洞、夹渣等； 成型控制缺陷（冲孔、剪边、气割）； 几何截面的突然变形； 地震的对结构的反复摇摆，温度变化。
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钢结构疲劳问题
对钢结构进行疲劳计算时 有如下规定
承受动力荷载重复作用的钢结构构件及其连接，当应力变化循 环次数N>=105次时，应进行疲劳计算； 应力循环中不出现拉应力的部位，可不计算疲劳； 计算疲劳时，应采用荷载的标准值； 对于直接承受动力荷载的结构，计算疲劳时，动力荷载标准值 不应乘以动力系数； 计算吊车梁或吊车桁架及其制动结构的疲劳时，吊车荷载应按 作用在跨间内起重量最大的一台吊车确定。
I:对接焊缝 II:角接焊缝
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钢结构疲劳问题
应力幅准则
自从焊接结构用于承受疲劳荷载以来，工程界从实践逐渐认识 到与结构疲劳强度密切相关的不是应力比R而是应力幅 ， 美国完成的焊接梁疲劳试验结果中：
结论：应力幅和循环次数之间的 关系落在同一直线附近，应力幅 与疲劳强度相关。另有实验表明 疲劳强度不随钢材标号变化。
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钢结构疲劳问题
疲劳计算原则
安全寿命法：先估计一个荷载谱，然后通过分析和实验找出 关键构件在这一荷载普下的语气寿命，在引入安全系数以得 到安全寿命，安全寿命决定使用期限，就够后构件到安全寿 命就要报废或者更换，使用于飞机设计。 损伤安全法：在结构的莫一部分出现裂缝时，保证在裂缝被 发现前其他部分还能安全的承载，局部性的破坏不会危及到 整个结构，因此要常常检查，若不能则按概率一倍标准差确 定容许应力。 使用寿命法：类似于安全寿命法，但是当结构到达安全寿命 时不立即报废，并且承认道道安全寿命前有可能出现疲劳裂 缝，一般不对结构做疲劳实验而是利用典型构造细节实验的 结果做出分析计算，用于土建。
对于不同的应力可以到不同的循环次数。 光滑试件的疲劳强度明显高于带槽试件。 原因：带槽试件的应力集中使疲劳强度降低。 应力集中是研究疲劳问题的重要因素
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钢结构疲劳问题
有横向对接焊缝的试件的疲劳强度随焊缝的余高角度的变化。 角度愈小，应力集中愈严重，疲劳强度愈低。 构造细节是设计承受疲劳荷载的重要因素
max 0.7 min
偏于安全的算法
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钢结构疲劳问题
变幅疲劳强度（线性累积损伤准则——Miner准则）：
e
ni i e ni
1/
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钢结构疲劳问题
提高疲劳性能的工艺措施
缓和应力集中程度 消除切口 表层形成压缩残余应力
应力比：R=min/ max 应力幅：循环一周最大、最小应力差 = max- min
t 变幅疲劳
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t
常幅疲劳
“常幅疲劳”是指在使用期内交变荷载下每次循环的应力变化幅 值相同；否则称“变幅疲劳”。承受吊车荷载的吊车梁属变幅疲 劳，因为起吊重量有时满载，有时欠载。
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钢结构疲劳问题
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钢结构疲劳问题
常幅疲劳计算：对所有应力循环内的应力幅保持常量的常幅疲劳
C n
1/
应力幅准则是由于存在高额残余拉应力下得到的理论，对于非焊 接结构来说，各国做法不同，英国桥梁规范BS5400规定，把应 力幅中的压应力乘以0.6再加上压应力： max 0.6 min 我国GB50017规范规定对非焊接结构：
钢结构疲劳问题
疲劳现象 fatigue
在连续反复（循环）荷载 作用下，当应力低于抗拉 强度甚至低于屈服强度便 发生突然脆性断裂。这种 现象称钢材疲劳破坏。
1
钢结构疲劳问题
必要性：
现代各个工业领域中，80%以上的结构破坏是由于疲劳造成。 1967年12月15日，美国西弗吉利亚州的Point Pleasant大桥在没 有任何征兆的情况下突然倒塌，造成46人死亡，调查结果显示 是由于一拉杆下缘产生解理断裂。 1990年荷兰建成的Bascule桥尽在运营7年之后就观测到危机桥 梁安全的严重的疲劳开裂。
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钢结构疲劳问题
角焊缝连接试件在不同应力循环特征值作用下应力循环次数。 随着应力特征值的增大疲劳强度增大，但这对于轧制钢材和非 焊接结构而言的，对于焊接结构则直接与应力幅相关。
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钢结构疲劳问题
A的纵坐标是在N=N1时，交变循环荷载作用下的 max B的纵坐标是N=N1时，R=0时的疲劳强度 C的纵坐标是N=N1时，R=0.5的疲劳强度 D的纵坐标是N=N1时，R=1 的疲劳强度 而当N2<N1时，则疲劳强度则有所提高
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钢结构疲劳问题
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钢结构疲劳问题
疲劳强度与应力循环次数（疲劳寿命）的关系
为保证疲劳寿命，在设计基准期内应力循环次数N应大于规定的 疲劳极限，如国际焊接学会（IIW）和国际标准化组织（ISO） 建议N=5×106次为疲劳极限。 我国钢结构规范以N=105作为承受动力荷载重复作用的钢结构构 件（如吊车梁，吊车桁架和工作平台梁等）及其连接所具有的 最小疲劳极限。因此，当设计要求的应力循环次数N≥105时， 应进行疲劳验算。
a）静应力R=1
b）脉动循环应力R=0
c)对称循环应力R=-1
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钢结构疲劳问题
疲劳极限： 当循环系数R一定时，应力循环N次后材料不发生疲劳破坏时 的最大应力。 疲劳曲线： 对一个试件在循环系数R一定的条件下材料的最大应力
max （疲劳极限）与应力循环次数N的关系。
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钢结构疲劳问题
疲劳试验
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钢结构疲劳问题
高周疲劳：在疲劳破坏之前具有应力大，应变小的特点 低周疲劳：在疲劳破损之前具有应力小，应变大的特点 采用较小的循环应力，可降低疲劳强度，增大构件的寿命
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钢结构疲劳问题
腐蚀疲劳：在腐蚀介质的作用下，构件的小裂纹会随之时间而 扩展，因此会损害构件的疲劳寿命。
1. 真空容器试件疲劳试验 2. 空气中试件疲劳试验 3. 预先浸入腐蚀液体后取出的试件疲劳试验 4. 在腐蚀介质中的疲劳试件的疲劳试验