解析鋼材疲勞斷裂的概念
2021-06-09 10:27 陜西鋼結構 鋼結構公司
疲勞斷裂是微觀裂縫在連續重復荷載作用下不斷擴展直至斷裂的脆性破壞。斷口可能貫穿于母材或貫穿于連接焊縫，也可能同時貫穿于母材及焊縫。出現疲勞斷裂時,截面上的應力低于材料一次靜力荷載作用下的抗拉極限強度甚至低于屈服強度，這種現象稱為鋼的疲勞。
鋼材疲勞破壞后的截面斷口一般具有光滑的和粗糙兩個區域。呈現出半橢圓形光滑部分，表現出裂縫的擴張和閉合過程是由裂縫逐漸發展引起的，說明疲勞破壞經歷了一個緩慢的轉變過程;裂紋的擴展使截面逐漸被削弱，至截面殘余部分不足以抵抗破壞時,構件突然斷裂，因有撕裂作用而形成粗糙區，這表明鋼材最終斷裂一瞬間的脆性破壞性質。因此，疲勞破壞屬于脆性破壞，塑性變形極小，是一種沒有明顯變形的突然破壞，危險性較大。疲勞斷裂的過程可分為三個階段，即裂紋的形成、裂紋緩慢擴展與最后迅速斷裂。對鋼結構來說不存在裂紋形成階段，因為焊縫中經常有微觀裂紋或者孔洞、夾渣等缺陷,這些缺陷與微裂紋類似。非焊接結構中在沖孔、剪邊、氣割等處也存在微觀裂紋。
構件的應力水平不高或反復次數不多時一般不會發生疲勞破壞，計算中不必考慮疲勞的影響。在應力循環中不出現拉應力的部位，也不必計算疲勞。但是，長期承受頻繁的反復荷載作用的結構及其連接，例如承受重級工作制吊車的吊車梁等，在設計中就必須考慮結構的疲勞問題。鋼結構的疲勞破壞屬于高頻低應變疲勞，即總應變幅小，但破壞前荷載循環次數多。
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