鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂和疲勞

1、第8章鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂和疲勞鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂及其防止脆性斷裂破壞脆性破壞：結(jié)構(gòu)的最終破壞是由于其構(gòu)件的脆性斷裂導(dǎo)致的。特點：無塑性發(fā)展或很小，斷裂時伸長量極其微小，沒有破壞的預(yù)兆。脆性破壞分類過載斷裂：由于過載,強度不足而導(dǎo)致的斷裂。特點：破壞速度快，主要是鋼絲束、鋼絞線和鋼絲繩等。非過載斷裂：塑性很好的鋼構(gòu)件在缺陷、低溫等因素影響下突然呈脆性斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂：在腐蝕性環(huán)境中承受靜力或準(zhǔn)靜力荷載作用的結(jié)構(gòu)，在遠低于屈服極限的應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的斷裂，強度越高則對應(yīng)力腐蝕斷裂越敏感。疲勞斷裂與腐蝕疲勞斷裂：在交變荷載作用下，裂紋的失穩(wěn)擴展導(dǎo)致的斷裂，高周：循環(huán)周數(shù)在105以上者，低周：只有幾百或幾十次

2、，環(huán)境介質(zhì)導(dǎo)致或加速疲勞裂紋的萌生和擴展稱為腐蝕疲勞。氫脆斷裂：氫使材料韌性降低而導(dǎo)致的斷裂鋼結(jié)構(gòu)的非過載脆性破壞P3028.1.2脆性斷裂的防止構(gòu)件不出現(xiàn)非過載脆性斷裂的條件K|=,二；丁_K|C（含義見書）為了防止脆性斷裂，需要從三個方面著手：鋼材選擇（保證足夠韌性Kic）材料韌性指標(biāo)：沖擊韌性。碳素鋼：夏比V形缺口沖擊功不低于27J;低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼：夏比V形缺口沖擊功不低于34J;公路鋼橋和吊車梁在翼緣板厚度不超邊Om，按所處最低溫度力加40E級別要求；公路鋼橋和吊車梁在翼緣板厚度超過4Omm,降低最低溫度；低溫地區(qū)避免用厚度大的鋼板，必須用厚板時，應(yīng)提高對沖擊韌性的要求或進行全厚度

3、韌性試驗。初始裂紋：減小初始裂紋，避免形成裂縫間隙，保證焊縫質(zhì)量，限制和避免焊接缺陷，焊縫表面不得有裂紋；應(yīng)力：緩和應(yīng)力集中，減小應(yīng)力值，避免受到約束而產(chǎn)生高額殘余應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式與構(gòu)造細節(jié)：超靜定結(jié)構(gòu)優(yōu)于靜定結(jié)構(gòu)：由于地基不均勻沉陷會導(dǎo)致嚴重不利的內(nèi)力重分布。靜定結(jié)構(gòu)采用多路徑傳遞荷載優(yōu)于單路徑傳遞荷載。單個構(gòu)件：多路徑組織要優(yōu)于單路徑組織焊接受彎構(gòu)件的受拉翼緣，當(dāng)彎矩很大，需要選取較厚的翼緣時，從抗斷裂的角度看,后者要比前者有利前者一旦開裂，即一裂到斷，后者在一層板開裂后，不會波及其他板層。翼緣和腹板采用不焊透的焊縫連接，有利于阻止裂縫的發(fā)展。但只適用于翼緣和腹板之間無垂直于間隙的拉力時才允許

4、。否則，構(gòu)造間隙的類裂紋作用十分有害。在它近旁的高度應(yīng)力集中，高額的焊接殘余應(yīng)力，以及因熱塑變形而時效硬化導(dǎo)致的基體金屬的脆性提高，經(jīng)常扮演誘發(fā)裂紋的角色。8.2鋼結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計8.2.1疲勞破壞疲勞破壞是裂縫形成，擴展及最終斷裂的過程。鋼結(jié)構(gòu)本身內(nèi)部存在微小裂紋，所以鋼結(jié)構(gòu)疲勞只有后2階段。影響結(jié)構(gòu)疲勞因素主要有疲勞荷載（外因），還有內(nèi)因的斷裂韌性，及描述缺陷應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)力集中程度。對于等幅交變荷載其幅值P=Pmax-Pmin對疲勞壽命影響顯著。增加荷載幅值,試件的疲勞壽命呈減少趨勢，同樣的荷載幅值作用下，試件的疲勞壽命隨初始裂紋長度的增大而減少，荷載比（或應(yīng)力比）二Pmin/Pmax對裂縫擴展速度較小。應(yīng)力集中系數(shù)大（相應(yīng)地，應(yīng)力集中程度越高），構(gòu)件的抗疲勞性能越差。應(yīng)力幅準(zhǔn)則建立在應(yīng)力幅基礎(chǔ)上的疲勞校核準(zhǔn)則：（允許應(yīng)力幅）-1-C/n1/不同構(gòu)件式連接的一：,C值見表8-2，308頁例題見311頁。變幅疲勞荷載對于隨機荷載譜，用最大應(yīng)力幅厶；max計算偏于保守實用的方法是從隨機譜中提出若干個應(yīng)力譜并確定和它們相對應(yīng)的頻數(shù)ni,然后，按照線性累積損傷準(zhǔn)則，找出一個等效應(yīng)力幅.-：Ce,代替前_mpmTni*iI、ni|h4yni:預(yù)期使用壽命內(nèi)