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鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件的疲勞破壞階段是裂紋擴展和斷裂兩個階段

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鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件的疲勞破壞階段是裂紋擴展和斷裂兩個階段

發(fā)布日期:2023-03-03 作者: 點擊:

  鋼結(jié)構(gòu)的疲勞損傷:鋼在連續(xù)的重復(fù)荷載作用下會發(fā)生疲勞損傷,這種疲勞損傷也會發(fā)生在鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件中。

  與鋼材的疲勞破壞不同,鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件中由于制造或結(jié)構(gòu)原因總會存在缺陷,這些缺陷成為裂紋的起源。在疲勞破壞過程中,可以認(rèn)為沒有裂紋形成階段。

  因此,鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件的疲勞破壞階段是裂紋擴展和斷裂兩個階段。裂紋擴展很慢,裂紋長到一定尺寸瞬間完成斷裂。在裂紋擴展部分,由于反復(fù)載荷的磨合斷口表面是光滑的,越靠近裂紋源越光滑,而瞬時斷裂的裂紋是粗糙顆粒狀的,具有脆性斷裂的特征。

  影響工件疲勞壽命的因素很多,如應(yīng)力集中、零件尺寸、表面狀態(tài)、環(huán)境介質(zhì)、加載順序和頻率等,其中前三者更為重要。

  1.應(yīng)力集中的影響:零件受載時,幾何形狀突變的地方會產(chǎn)生應(yīng)力集中,如圓角、孔、槽等。對應(yīng)力集中的敏感性也與材料有關(guān),常用有效應(yīng)力集中系數(shù)來考慮應(yīng)力集中對疲勞強度的影響。材料的強交叉極限越高,對應(yīng)力集中越敏感。如果同一截面上同時存在多個集中源,則應(yīng)采用較大的有效應(yīng)力集中系數(shù)進行計算。

  2.表面狀態(tài)的影響:零件表面質(zhì)量對疲勞強度的影響可以用表面狀態(tài)系數(shù)來表示。鑄鐵對加工后的表面狀態(tài)不敏感,鋼的強度極限可以很高。表面越粗糙,表面態(tài)系數(shù)越低。

  因此,為了提高高強度合金鋼零件的疲勞強度,表面應(yīng)具有較高的加工質(zhì)量。此外,可以采取以下措施來改善表面。

  3.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(shù)(可以查有關(guān)手冊)來表示。當(dāng)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(xiàn)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。


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