疲劳设计的一些基本定义

东风1型 · 发表于 2018-1-29 23:13:59

1. 疲劳破坏定义：
疲劳破坏是材料在低于强度极限的反复荷载作用下，由于缺陷局部微细裂纹的形成和发展直到最后发生脆性断裂的一种破坏。
疲劳破坏必要条件：存在拉应力；应力反复；产生塑性变形。
疲劳和脆性断裂破坏的区别：都为脆性断裂，但疲劳裂纹出现到断裂有相当一段稳定发展期;承受着反复荷载；断口呈波纹状。
影响结构疲劳的主要因素：循环次数，应力强度大小，结构构造细节等。

2. 抗疲劳设计原理
①常幅交变应力下疲劳检算原理－应力比准则：适用于常幅交变应力作用下的构件的疲劳检算。
②应力比疲劳检算原则适应范围：常幅应力作用下的铆接、栓接结构。在焊接结构中，由于焊接残余应力的存在，采用应力幅准则检算疲劳比较符合实际情况。
③交变应力幅疲劳强度检算原则：
④S—N 曲线：
抗疲劳设计原理.png

3. 疲劳极限的概念定义：
一般情况下，交变应力值越高，疲劳破坏时应力循环次数越低，疲劳寿命越短。疲劳寿命
无穷大时的最大交变应力值称为疲劳极限，小于该交变应力区段的荷载也不会造成疲劳破坏，即所谓门坎值问题。

4. 荷载谱定义：应力谱定义
设计基准期内构件所经历实际运营荷载按其大小及出现次数全部罗列即为荷载谱，也称活载频值谱。
由荷载谱产生构件的应力就叫做应力谱。应力历程计算：雨流法；泄水法。
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5. 抗疲劳设计的基本要求
结构抗疲劳设计的目的是保证在一定使用可靠水平下整个设计寿命内的结构承载能力，迫使结构不会因疲劳而失效或修补。对于承受车辆荷载的钢桥的疲劳验算，考虑因素：
1 精确地预测整个设计寿命期间完整的荷载序列‐‐‐荷载谱。
2 精确计算在此荷载下的结构弹性反应。
3 由于细部几何形状、制造方法和质量控制等因素均影响疲劳强度，甚至可能控制结构设计并极大程度地影响建造成本，必须绘出各类细部的疲劳曲线。
引起疲劳可能外因有：荷载具有较高的动静比、荷载频繁作用、采用焊接、复杂接头、环境影响。

6. 正交异性钢桥面板疲劳原因：
1 钢桥面板疲劳开裂的事例已多次出现
2 钢桥面板直接承受车辆荷载的反复作用，各部位的应力影响线长度短，车辆引起的应力循环次数比一般部位要多
3 钢桥面板的应力状况复杂，还有许多现场拼接接头、焊接质量不易保证等问题。

7. 钢桥面板的应力特点：
1 钢桥面板的应力是由主梁体系、桥面体系和盖板体系三部分应力所组成。加载时，主要是另外两个应力
2 车轮荷载对钢桥面板的应力起决定作用，但车轮荷载作用的影响范围局部
3 对钢桥面板的某一部位，一辆车通过一次产生的应力循环次数与应力纵向影响线的长度和车辆轴距有关。
4 盖板平面的薄膜应力很小，主要是面外的弯曲应力
5 纵肋下翼缘仅为平面内的纵向薄膜应力
6 横梁下翼缘仅为平面内横向薄膜应力，且宽度方向分布较均匀。
7 横梁腹板上让纵肋通过的开孔处应力集中现象较为明显。设计时应尽量避免一些性能不良的焊接接头和降低开孔处的应力集中，以防止疲劳裂纹的产生。
8. 疲劳计算所用的荷载
应是一种车辆荷载谱，它是通过对典型线路的交通流量、车种构成、车辆轴数、轴重、轴距的调查，并经过分类、简化和分析，制定出可用与钢桥疲劳计算的标准车辆荷载频值谱，但耗时量很大。

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