解析钢材疲劳断裂的概念

2021-06-09 10:27 陕西钢结构 钢结构公司

　　疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。断口可能贯穿于母材或贯穿于连接焊缝，也可能同时贯穿于母材及焊缝。出现疲劳断裂时,截面上的应力低于材料一次静力荷载作用下的抗拉极限强度甚至低于屈服强度，这种现象称为钢的疲劳。

　　钢材疲劳破坏后的截面断口一般具有光滑的和粗糙两个区域。呈现出半椭圆形光滑部分，表现出裂缝的扩张和闭合过程是由裂缝逐渐发展引起的，说明疲劳破坏经历了一个缓慢的转变过程;裂纹的扩展使截面逐渐被削弱，至截面残余部分不足以抵抗破坏时,构件突然断裂，因有撕裂作用而形成粗糙区，这表明钢材最终断裂一瞬间的脆性破坏性质。因此，疲劳破坏属于脆性破坏，塑性变形极小，是一种没有明显变形的突然破坏，危险性较大。疲劳断裂的过程可分为三个阶段，即裂纹的形成、裂纹缓慢扩展与最后迅速断裂。对钢结构来说不存在裂纹形成阶段，因为焊缝中经常有微观裂纹或者孔洞、夹渣等缺陷,这些缺陷与微裂纹类似。非焊接结构中在冲孔、剪边、气割等处也存在微观裂纹。

　　构件的应力水平不高或反复次数不多时一般不会发生疲劳破坏，计算中不必考虑疲劳的影响。在应力循环中不出现拉应力的部位，也不必计算疲劳。但是，长期承受频繁的反复荷载作用的结构及其连接，例如承受重级工作制吊车的吊车梁等，在设计中就必须考虑结构的疲劳问题。钢结构的疲劳破坏属于高频低应变疲劳，即总应变幅小，但破坏前荷载循环次数多。

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