鋼材的受荷多少次會發生疲勞

1. 鋼筋的疲勞強度的概念以及測定疲勞強度的意義

鋼筋的疲勞是指鋼筋在承受重復、周期性的動荷載作用下,經過一定次數後突然脆性斷裂的現象.鋼筋的疲勞強度是指在某—規定應力幅度內,經受一定次數循環荷載後發生疲勞破壞的最大應力值.
鋼筋疲勞斷裂的原因,一般認為是由於鋼筋內部和外部的缺陷,在這些薄弱處容易引起應力集中.應力過高,鋼材晶粒滑移,產生疲勞裂紋,應力重復作用次數增加,裂紋擴展,從而造成斷裂.
鋼筋的疲勞試驗有兩種方法：一種是直接進行單根原狀鋼筋軸拉試驗；另一種是將鋼筋埋入混凝土中使其重復受拉或受彎的試驗.我國採用直接做單根鋼筋軸拉試驗的方法.《混凝土結構設計規范》規定了不同等級鋼筋的疲勞應力幅度限值,並規定該值與截面同一纖維上鋼筋最小應力與最大應力比值有關,對預應力鋼筋,當ρf ≥ 0.9 時可不進行疲勞強度驗算.
需要對不同的疲勞應力比值滿足循環次數為 200 萬次條件下的鋼筋量大應力值為鋼筋的疲勞強度.
鋼筋的疲勞強度與應力變化的幅值有關,其他影響因素還有：最小應力值的大小、鋼筋外表面幾何尺寸和形狀、鋼筋的直徑、鋼筋的強度、鋼筋的加工和使用環境以及載入的頻率等.
由於承受重復性荷載的作用,鋼筋的疲勞強度低於其在靜荷載作用下的極限強度.原狀鋼筋的疲勞強度最低.

2. 什麼叫鋼結構疲勞破壞，影響疲勞破壞的因素有那些

一、疲勞破壞現象

鋼材在連續反復荷載作用下會發生疲勞破壞，這種疲勞破壞在鋼結構和鋼構件中同樣會發生。與鋼材發生疲勞破壞的不同處在於鋼結構和鋼構件由於製作或構造上的原因總會存在缺陷，而這些缺陷就成為裂縫的起源，在疲勞破壞過程中，可以認為不存在裂紋形成這個階段。

因此，鋼結構和鋼構件疲勞破壞的階段為裂紋的擴展和最後斷裂兩個階段。裂紋的擴展是十分緩慢的，而斷裂是在裂紋擴展到一定尺寸時瞬間完成的。在裂紋擴展部分，斷口因經反復荷載頻繁作用的磨合，表面光滑而且愈近裂紋源愈光滑，而瞬面斷裂的裂口比較粗糙並呈顆粒狀,具有脆性斷裂的特徵。

二、影響疲勞強度的因素

影響疲勞強度的主要因素是應力集中，這同樣是影響鋼結構和鋼構件疲勞強度的主要因素。但在鋼結構和鋼構件中，產生應力集中的原因則極為復雜，因此鋼結構和鋼構件的疲勞強度的計算比鋼材的要困難得多。

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裂紋形成機理：

從微觀角度分析，金屬裂紋形成中最常見解釋為滑移帶開裂。隨著載荷作用循環次數的不斷增加，金屬焊接結構材料內部晶體的位錯密度不斷加大，當位錯密度增大到一定值時，晶體內部形成位錯糾結，進而構成高密度的位錯帶和低密度的位錯區域，這些區域對位錯運動產生了阻礙作用。

在疲勞載荷繼續作用下，位錯之間相互作用，並向高能到低能方向轉化，逐漸形成位錯胞，繼而發展成為亞晶結構。在這種方式下，晶體內部位錯的演變和相互運動，導致金屬內部出現滑移帶。

滑移帶的產生順序一般是出現滑移線、形成滑移帶和形成駐留滑移帶這三部分。在疲勞載荷的循環作用下，首先在金屬材料內部薄弱晶粒上出現位錯運動，這種運動導致金屬表面留下痕跡，即滑移線。在持續循環次數作用下，滑移線不斷累積，逐漸形成滑移帶。

而滑移帶不斷的被循環載荷擠入和擠出晶界面時，滑移帶則轉變成駐留滑移帶。痕跡就是由駐留滑移帶在材料表面留下的，當這種痕跡作用足夠深時，便形成了初始的裂紋。因此，駐留滑移帶是裂紋形成的關鍵因素。

3. 什麼是疲勞極限

疲勞極限是指經過無窮多次應力循環而不發生破壞時的最大應力值，又稱為持久極限。材料的疲勞極限是材料本身所固有的性質，因循環特徵、試件變形的形式以及材料所處的環境等不同而不同，需疲勞試驗定。

4. 最小剛度原則、鋼材的疲勞破壞、徐變、平衡扭轉的名詞解釋是什麼

1、最小剛度原復則就是在簡支制梁全跨長范圍內，可都按彎矩最大處的截面彎曲剛度，亦即按最小的截面彎曲剛度用材料力學中不考慮剪切變形影響的公式來計算撓度。當構件上存在正、負彎矩時，可分別取同號彎矩區段內|Mmax|處截面的最小剛度計算機撓度。

2、鋼材在連續反復荷載作用下會發生疲勞破壞，這種疲勞破壞在鋼結構和鋼構件中同 樣會發生。與鋼材發生疲勞破壞的不同處在於鋼結構和鋼構件由於製作或構造上的原 因總會存在缺陷，而這些缺陷就成為裂縫的起源，在疲勞破壞過程中，可以認為不存在裂 紋形成這個階段。

3、混凝土徐變是指混凝土在長期應力作用下,其應變隨時間而持續增長的特性（注意，彈性變形應變不會隨時間而持續增長）。 在長期荷載作用下，結構或材料承受的應力不變，而應變隨時間增長的現象稱為徐變。

4、平衡扭轉(Equilibrium torsion) 由於荷載的直接作用引起，為靜定受扭構件（如吊車梁、雨蓬），其 截面承受的扭矩可以從靜力平衡條件求得。

5. 什麼叫做鋼材的疲勞

鋼材的疲勞過程可分為裂紋的形成，裂紋緩慢擴展和最後迅速斷裂三個階段。

鋼結構或構件加工製作缺陷，其中裂紋型缺陷，如焊縫及其熱影響區的細裂紋、沖孔和剪切邊硬化區的微裂紋等，對鋼材的疲勞強度的影響比較大，另外鋼材的冷熱加工、焊接工藝所產生的找余應力和殘余變形等對鋼材的疲勞強度也產生較大的影響。

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鋼結構疲勞斷裂注意事項：

鋼結構的疲勞破壞往往是其在循環應力反復作用廠發生的。在鋼結構的疲勞分析中，習慣當循環次數N＜10稱為低周疲勞，而把N>10稱為高周疲勞。經常承受動力荷載的鋼結構，如吊車梁、橋梁、近海結構等在其工作期限內所經歷的循環應力次數遠超過10級。

如果鋼結構構件的實際循環應力特徵和實際循環次數超過設計時所採取的參數，就很可能發生疲勞破壞。

6. 什麼叫鋼材的疲勞斷裂影響鋼材疲勞強度的因素有哪些

鋼材的疲勞斷裂是微觀裂紋在連續反復荷載作用下不斷擴展直至斷裂的脆性破壞。
鋼材的疲勞強度取決於構造狀況（應力集中程度和殘余應力）、作用的應力幅、反復荷載的
循環次數。

7. 2. 什麼叫鋼材的疲勞鋼材的疲勞破壞屬於什麼性質的破壞影響鋼材疲勞強度的

什麼叫鋼材的疲勞？
鋼材在循環應力多次反復作用下裂紋生成、裂紋擴展、以至鋼材斷裂破壞的現象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。
鋼材的疲勞破壞屬於什麼性質的破壞？
對於鋼材,在疲勞破壞之前並沒有明顯的變形,是一種突然發生的斷裂,斷口平直,屬於反復荷載作用下的脆性破壞。
影響鋼材疲勞強度的主要因素有哪些？
一、工作條件
1．載荷頻率：在一定范圍內可以提高疲勞強度；
2．次載鍛煉：低於疲勞極限的應力稱為次載。金屬在低於疲勞極限的應力下先運轉一定次數之後，則可以提高疲勞極限，這種次載荷強化作用稱為次載鍛煉。這種現象可能是由於應力應變循環產生的硬化及局部應力集中鬆弛的結果。
3．溫度：溫度降低，疲勞強度升高，溫度升高，疲勞強度降低。
4．腐蝕介質：具有腐蝕性的環境介質因使金屬表面產生蝕坑缺陷，將會降低材料疲勞強度而產生腐蝕疲勞。腐蝕疲勞曲線無水平線段．即不存在無限壽命的疲勞極限，只有條件疲勞極限。
二．表面狀態及尺寸因素的影響

1.應力集中：機件表面的缺口應力集中，往往是引起疲勞破壞的主要原因。一般用kt表示應力集中程度，用kf和qf說明應力集中對疲勞強度的影響程度。

2.表面狀態

（1）表面粗糙度:愈低，材料的疲勞極限愈高；愈高，疲勞極限愈低。材料強度愈高，表面粗糙度對疲勞極限的影響愈顯著。表面加工方法不同，所得到的粗糙度不同。

（2）抗拉強度:愈高的材料，加工方法對其疲勞極限的影響愈大。因此，用高強度材料製造受循環載荷作用的機件時，其表面必須經過更加仔細的加工，不允許有*痕、擦傷或者大的缺陷，否則會使疲勞極限顯著降低。

3．尺寸因素：機件尺寸對按勞強度也有較大的影響，在彎曲、扭轉載荷作用下其影響更大。一般來說，隨著機件尺寸的增大，其疲勞強度下降，這種現象稱為疲勞強度尺寸效應。其大小可用尺寸效應系數表示。
三．表面強化及殘余應力的影響
表面強化處理具有雙重作用：提高表層強度；提供表層殘余壓應力，抵消一部分表層拉應力。

表面強化的方法通常有表面噴丸和滾壓，表面淬火及表面化學熱處理等。

四．材料成分及組織的影響
1．合金成分：合金成分是決定材料組織結構的基本要素，在各類結構工

程材料中，結構鋼的疲勞強度最高，所以應用十分廣泛。
在結構鋼中，碳是影響疲勞強度的重要元素，當硬度>hrc40,疲勞強度隨
碳的含量增加而增加。過高，疲勞強度下降。其它合金元素在鋼中的作
用，主要是通過提高鋼的淬透性和改善鋼的強韌性來影響疲勞強度的。
2顯微組織：
（1）細化晶粒能提高疲勞強度的原因，從疲勞裂紋沿晶界開裂的位錯塞
積機制不難理解。另外，細化晶粒還可提高滑移形變抗力，抑制循環滑移
帶的形成和開裂，增加裂紋擴展的晶界阻力，這些也都有利於提高疲勞強
度。
（2）結構鋼的熱處理組織有正火組織、淬火回火組織及等溫淬火組織三
種類型。一般正火組織因碳化物為片狀其疲勞強度最低，淬火回火組織因
碳化物為粒狀其疲勞強度比正火的高．而且隨著回火溫度的不同，其彌散
碳化物的大小、數量及基體的強度也不同，從而疲勞強度也不同。

8. 什麼是金屬材料的疲勞與疲勞極限

構件在長期交變應力作用下，雖然它承受的應力遠小於材料的屈服極限，在沒有明顯
塑性變形的情況下，發生斷裂的現象稱為金屬的疲勞。因金屬疲勞發生的破壞稱為疲勞破壞
出現疲勞破壞的原因，是經過應力多次交替變化後，在應力最大或有缺陷部位會產生微細的裂紋，裂紋尖端出現嚴重的應力集中，隨著交變應力循環次數的增加，裂紋逐漸擴大，最後導致破裂。
材料經受無限次變載荷而不發生斷裂時的最大應力，稱為材的疲勞極限。工程上常根據機件的使用壽命要求，規定交變應力循環N次時的應力為有限疲勞極限或條件疲勞限。如汽輪機葉片交變應力循環次數N
鍋爐的每一次啟動和停止，工質運行參數的每一次波動，承壓部件都要經受一次交變應力及應變的循環，這都將會影響承壓部件的壽命。為了提高鋼材抵抗疲勞破壞的能力，應在保持材料一定強度的基礎上盡可能提高鋼材的塑性及韌性。

9. 鋼材的主要力學性能指標有哪些測試方法

主要力學性能是硬度、彈性、塑性、韌性、強度等，是用硬度計和拉力試驗機檢測。