《钢结构疲劳计算》PPT课件.ppt

2020 3 31 1 6 5钢结构构件及其连接的疲劳计算 由于钢结构构件的焊缝附近存在残余应力 交变应力中的最大工作应力 名义应力 和残余应力叠加后 得到的实际应力往往达到材料的屈服极限ss 不能再按交变应力中的最大工作应力建立疲劳强度条件 试验结果表明 焊接钢结构构件及其连接的疲劳寿命由应力幅控制 2020 3 31 2 常幅疲劳 应力幅为常量 在常温 无腐蚀环境下常幅疲劳破坏试验表明 发生疲劳破坏时的应力幅Ds与循环次数N 疲劳寿命 在双对数坐标中的关系是斜率为 1 b 在lgDs轴上的截距为lg a b 的直线 如图所示 其表达式为 6 5a 或写成 6 5b 式中 b a为有关的参数 2020 3 31 3 引入安全因数后 得许用应力幅为 6 6 式中 C b是与材料 构件和连接的种类及受力情况有关的参数 钢结构设计规范中 将不同的受力情况的构件与连接分为8类 书表6 2 表6 1中给出了Q235钢8个类别的C b值 疲劳强度条件为 6 7 2020 3 31 4 例6 9一焊接箱形钢梁 在跨中截面受到Fmin 10kN和Fmax 100kN的常幅交变荷载作用 跨中截面对其水平形心轴z的惯性矩Iz 68 5 10 6m4 该梁由手工焊接而成 属4类构件 若欲使构件在服役期限内 能承受2 106次交变荷载作用 试校核其疲劳强度 2020 3 31 5 2 确定 Ds 并校核疲劳强度 显然 从表中查得C 2 18 1012 b 3 解 1 计算跨中截面危险点 a点 的应力幅 2020 3 31 6 变幅疲劳 应力幅不是常量 如图 若以最大应力幅按常幅疲劳计算 过于保守 当应力谱已知时 可用线性累积损伤法则 将变幅疲劳折算成常幅疲劳 每个应力幅水平都形成疲劳损伤 同一应力幅水平 每次循环的损伤相同 线性损伤 将所有损伤累积 当其到达临界值时发生疲劳破坏 1 线性累积损伤法则 2020 3 31 7 将Ds划分为Ds1 Dsi Dsk 根据应力谱统计在服役期内每个应力幅水平的实际循环次数 记为n1 ni nk 并测定每个应力幅水平的疲劳寿命 记为N1 Ni Nk 每一应力循环的损伤为 1 N1 1 Ni 1 Nk 服役期内总的损伤为 2020 3 31 8 疲劳破坏条件为 1 若变幅疲劳与常幅疲劳在双对数坐标中有相同的曲线 则变幅疲劳中任一级应力幅水平均有 2 设想有常幅Dse作用Sni次 使构件产生疲劳破坏 有 3 式中 Dse为等效应力幅 2 将变幅疲劳折算成等效的常幅疲劳 2020 3 31 9 4 6 9 式中 分子中的ni为应力水平为Dsi时的实际循环次数 分母中的Sni为预期使用寿命 疲劳强度条件为 6 8 得 将 4 式代入 3 式 得 把 2 式代入 1 式 第六章完