钢结构疲劳计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,疲劳计算,通过大量全尺寸梁试件的疲劳断裂试验证明：影响焊接结构疲劳强度的最重要因素是应力幅（最大应力与最小应力的代数差）、接头细部构造类型，而不是最大应力、应力比。从而使焊接结构的疲劳设计概念产生了改变，即从按最大应力设计改变为按应力幅设计的概念。,第一节 最大应力法,对非焊接结构，应用最大应力法设计的概念还是对的。最大应力法,认为，影响结构构件或连接疲劳强度的主要因素有最大应力、应力比、循环次,数和缺口效应（构造类型的应力集中情况）等。应力比为绝对值最小与最大应,力之比（拉应力取正值，压应力取负值），它代表了应力循环特征。,最大应力法是依靠对结构原型或模型的疲劳试验所得出的 曲,线，用以预估疲劳强度或寿命，国外通常称为 曲线，,S,代表应力，,N,为以循环次数表示的疲劳寿命。,第二节 常幅疲劳的应力幅法,一、焊接残余应力对疲劳强度的影响,（略）,二、焊接结构常幅疲劳的容许应力幅,常幅疲劳指所有应力循环中，应力幅保持常量（不随时间变化）。,焊接结构的疲劳寿命主要与应力幅 有关，而与名义应力比无关。,现规范中任意循环下的容许应力幅：,（,6.9,）,式中,参数，按构件及连接的类型分为,8,类，由规范附表可得。,疲劳强度的计算公式为：,（,6.10,）,为名义应力的应力幅。其中 为计算部位各次应力循环中最大拉应力,（取正值）；为计算部位各次应力循环中最小拉应力（取正值）或压应力,（取负值）。,上述的应力符号 是广义应力，它多数情况代表正应力，但也可能代表,剪应力（如计算角焊缝的疲劳强度时）。,三、非焊接结构常幅疲劳的折算应力幅,非焊接结构一般不存在很高的残余应力。对应力比的同号应力循环，因残,余应力对疲劳强度影响不大，仍可用与焊接结构相同的应力幅进行计算。但,对的异号应力循环，采用应力幅计算将偏于安全太多。规范为了统一用一种,表达式，引入了折算应力幅的概念。计算式为：,（,6.11,）,上式实际上与最大应力法的计算式是一致的。,第三节 变幅疲劳的等效应力幅,（略）,第四节 吊车梁和吊车桁架的疲劳计算,吊车荷载是典型的变幅荷载。规范规定，对重级工作制吊车梁和重级、,中级工作制吊车桁架的疲劳应按下式计算：,（,6.11,）,式中，为欠载效应系数，既包含了变幅荷载的欠载，又包括了在使用基准,期内循环次数,N,超过 次的影响。表示循环次数为 次的,常幅疲劳的容许应力幅。,第五节 疲劳计算的特点和讨论,1.,疲劳计算的荷载应采用标准值，不考虑荷载分项系数，另外动态荷载,不乘动力系数。,2.,在建筑结构中很少遇到常幅疲劳的情况，对变幅疲劳，计算时应预知,设计应力谱。如果设计的是一种新结构，就不可能找到类似结构来测定应力,谱。因此，在缺乏可用资料的情况下，变幅疲劳也可偏于安全地近似按常幅,疲劳计算。,3.,试验证明，钢材静力强度的不同，对大多数焊接连接部位的疲劳强度,没有显著差别。为简化表达式，可认为所有类别的容许应力幅与钢种无关。,这样，,由疲劳控制设计的构件采用较高强度的钢种是不经济的。,4.,在应力循环中不出现拉应力的部位不必进行疲劳计算。但对有反复内,力的构件，拉应力的绝对值大于压应力的绝对值，与压应力绝对值大于拉应,力的绝对值相比，前者疲劳裂缝更容易开裂。按规范计算方法，只要 相,同，其疲劳强度就相同，这未免对后者来说偏于保守，有必要重新研究。,5.,本章所论及的疲劳问题都属于高周低应变疲劳，即总应变幅小，破坏,前荷载循环次数多。对于总应变幅大，破坏前循环次数少的属于低周高应变,疲劳。低周疲劳的破坏机理和表达式均有其本身特点，不能按本章规定的计,算方法进行计算。,6.,新规范与原规范相比，对本章内容没有什么改变。仅将原规范附表,5.1,（新为附表,E-1,）项次,5,规定的梁,“,翼缘焊缝附近的主体金属，焊缝质量经无损检验符合二级标准,”,进行了修改。这是因为梁翼缘焊缝往往是角焊缝，而角焊缝无法无损检验（因内部探伤不准确），不能要求,“,符合二级标准,”,，只能要求角焊缝为三级焊缝，但可要求其外观质量标准符合二级。新规范明确提出，这就解决了与钢结构工程施工质量验收规范,GB50205,之间的矛盾。,