文档介绍：第6章钢结构的疲劳破坏事故
疲劳破坏的概念
钢材或构件在反复交变荷载作用下在应力远低于抗拉极限强度发生的一种破坏。
1. 疲劳破坏是钢结构在反复交变动荷载作用下的破坏形式,而塑性破坏和脆性破坏是钢结构在静载作用下的破坏形式;
2. 虽然具有脆性破坏特征,但不完全相同;
3. 断口分为疲劳区和瞬断区。
疲劳破坏的影响因素分析
应力幅
循环次数
规范将5×106次视为疲劳极限的循环次数
3. 构造细节
应力集中对疲劳性能影响显著,而构造细节是应力集中产生的根源。
应力幅
应力循环特征可分为常幅循环应力谱和变幅循环应力谱。除应力幅外应力比也是标志应力谱特征的参量。
循环次数
应力循环次数是指在连续重复荷载作用下应力由最大到最小的循环次数。在不同应力幅作用下,各类构件和连接产生疲劳破坏的应力循环次数不同,应力幅愈大,循环次数愈少。当应力幅小于一定数值时,即使应力无限次循环,也不会产生疲劳破坏,即达到通称的疲劳极限。《钢结构设计规范》参照有关标准的建议,将n=5×106次被视为各类构件和连接疲劳极限对应的应力循环次数。
(3) 焊接结构中产生的残余应力;
(4) 焊接缺陷的存在,如:气孔、夹渣、咬肉、未焊透等;
(5) 非焊接结构的孔洞、刻槽等;
(6) 构件的截面突变;
(7) 结构由于安装、温度应力、不均匀沉降等产生的附加应力集中。
提高改善疲劳性能的措施
精心选材;
精心设计;
精心制作;
精心施工;
精心使用;
修补焊缝;方法如下:
(1)对于对接焊缝,磨去焊缝表面部分,如对接焊缝的余高。如果焊缝内部无显著缺陷,疲劳强度可以提高到和母材相同。
(2)对于角焊缝,应打磨焊趾。焊缝的趾部时常存在咬肉(咬边)等切口(如图),且有焊渣侵入。对于纵向角焊缝,则可打磨它的端部,使截面变化趋于缓和,打磨后的表面不应有明显刻痕。
(3)对于角焊缝的趾部,用气体保护钨弧重新熔化,可以起到消除切口的作用。此方法在不同应力幅的情况下疲劳寿命都能同样提高。
(4)在焊缝及附近金属表层采用喷射金属丸粒或锤击等方法引入残余压应力,是改善疲劳性能的一个有效方法。。
总之,依靠精心的选材、设计、制作、安装和使用,再加上焊接之后的一些特殊工艺措施,可以达到提高和改善疲劳性能的作用。
疲劳设计准则
无限寿命设计
有限寿命设计
破损-安全设计
损伤-容限设计