鋼結構的疲勞破壞有哪些情況?
鋼結構的疲勞破壞有哪些情況?
鋼結構的疲勞破壞:鋼材在連續反復荷載作用下會發生疲勞破壞,這種疲勞破壞在鋼結構和鋼構件中同樣會發生。與鋼材發生疲勞破壞的不同處在于鋼結構和鋼構件由于制作或構造上的原因總會存在缺陷,而這些缺陷就成為裂縫的起源,在疲勞破壞過程中,可以認為不存在裂紋形成這個階段。因此,鋼結構和鋼構件疲勞破壞的階段為裂紋的擴展和z后斷裂兩個階段。裂紋的擴展是十分緩慢的,而斷裂是在裂紋擴展到一定尺寸時瞬間完成的。在裂紋擴展部分,斷口因經反復荷載頻繁作用的磨合,表面光滑而且愈近裂紋源愈光滑,而瞬面斷裂的裂口比較粗糙并呈顆粒狀,具有脆性斷裂的特征。
影響疲勞強度的因素
影響工件疲勞壽命的因素很多,有應力集中、零件尺寸、表面狀態、環境介質、加載順序和頻率等,其中前三種主要。
1.應力集中的影響:零件受載時,在幾何形狀突然變化處,如圓角、孔、凹槽等,要產生應力集中,對應力集中敏感還與材料有關,常用有效應力集中系數(可查有關手冊)來考慮應力集中對疲勞強度的影響。材料的強渡極限越高,對應力集中越敏感。如果在同一個截面上同時有幾個應立集中源時,應該采用其中z大有效應力集中系數進行計算。
2.尺寸的影響:零件尺寸的大小對疲勞強度的影響可以用尺寸系數(可以查有關手冊)來表示。當其他條件相同時,尺寸越大,對零件疲勞強度的影響越顯著。原因是由于材料的晶粒較粗大,出現缺陷的概率大,同時機械加工后表面冷作硬化層(對疲勞強度有利)相對較薄。
3. 表面狀態的影響:零件表面質量對疲勞強度的影響可以用表面狀態系數(可以查有關手冊)來表示。鑄鐵對于加工后的表面狀態很不敏感,可以取鋼的強度極限極高,表面越粗糙,表面狀態系數越低,所以用高強度合金鋼制造的零件,為了使疲勞強度有所提高,其表面應該有較高的加工質量。此外,還可以采取下列措施來改善表面。
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