钢材的受荷多少次会发生疲劳

1. 钢筋的疲劳强度的概念以及测定疲劳强度的意义

钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下,经过一定次数后突然脆性断裂的现象.钢筋的疲劳强度是指在某—规定应力幅度内,经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值.
钢筋疲劳断裂的原因,一般认为是由于钢筋内部和外部的缺陷,在这些薄弱处容易引起应力集中.应力过高,钢材晶粒滑移,产生疲劳裂纹,应力重复作用次数增加,裂纹扩展,从而造成断裂.
钢筋的疲劳试验有两种方法：一种是直接进行单根原状钢筋轴拉试验；另一种是将钢筋埋入混凝土中使其重复受拉或受弯的试验.我国采用直接做单根钢筋轴拉试验的方法.《混凝土结构设计规范》规定了不同等级钢筋的疲劳应力幅度限值,并规定该值与截面同一纤维上钢筋最小应力与最大应力比值有关,对预应力钢筋,当ρf ≥ 0.9 时可不进行疲劳强度验算.
需要对不同的疲劳应力比值满足循环次数为 200 万次条件下的钢筋量大应力值为钢筋的疲劳强度.
钢筋的疲劳强度与应力变化的幅值有关,其他影响因素还有：最小应力值的大小、钢筋外表面几何尺寸和形状、钢筋的直径、钢筋的强度、钢筋的加工和使用环境以及加载的频率等.
由于承受重复性荷载的作用,钢筋的疲劳强度低于其在静荷载作用下的极限强度.原状钢筋的疲劳强度最低.

2. 什么叫钢结构疲劳破坏，影响疲劳破坏的因素有那些

一、疲劳破坏现象

钢材在连续反复荷载作用下会发生疲劳破坏，这种疲劳破坏在钢结构和钢构件中同样会发生。与钢材发生疲劳破坏的不同处在于钢结构和钢构件由于制作或构造上的原因总会存在缺陷，而这些缺陷就成为裂缝的起源，在疲劳破坏过程中，可以认为不存在裂纹形成这个阶段。

因此，钢结构和钢构件疲劳破坏的阶段为裂纹的扩展和最后断裂两个阶段。裂纹的扩展是十分缓慢的，而断裂是在裂纹扩展到一定尺寸时瞬间完成的。在裂纹扩展部分，断口因经反复荷载频繁作用的磨合，表面光滑而且愈近裂纹源愈光滑，而瞬面断裂的裂口比较粗糙并呈颗粒状,具有脆性断裂的特征。

二、影响疲劳强度的因素

影响疲劳强度的主要因素是应力集中，这同样是影响钢结构和钢构件疲劳强度的主要因素。但在钢结构和钢构件中，产生应力集中的原因则极为复杂，因此钢结构和钢构件的疲劳强度的计算比钢材的要困难得多。

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裂纹形成机理：

从微观角度分析，金属裂纹形成中最常见解释为滑移带开裂。随着载荷作用循环次数的不断增加，金属焊接结构材料内部晶体的位错密度不断加大，当位错密度增大到一定值时，晶体内部形成位错纠结，进而构成高密度的位错带和低密度的位错区域，这些区域对位错运动产生了阻碍作用。

在疲劳载荷继续作用下，位错之间相互作用，并向高能到低能方向转化，逐渐形成位错胞，继而发展成为亚晶结构。在这种方式下，晶体内部位错的演变和相互运动，导致金属内部出现滑移带。

滑移带的产生顺序一般是出现滑移线、形成滑移带和形成驻留滑移带这三部分。在疲劳载荷的循环作用下，首先在金属材料内部薄弱晶粒上出现位错运动，这种运动导致金属表面留下痕迹，即滑移线。在持续循环次数作用下，滑移线不断累积，逐渐形成滑移带。

而滑移带不断的被循环载荷挤入和挤出晶界面时，滑移带则转变成驻留滑移带。痕迹就是由驻留滑移带在材料表面留下的，当这种痕迹作用足够深时，便形成了初始的裂纹。因此，驻留滑移带是裂纹形成的关键因素。

3. 什么是疲劳极限

疲劳极限是指经过无穷多次应力循环而不发生破坏时的最大应力值，又称为持久极限。材料的疲劳极限是材料本身所固有的性质，因循环特征、试件变形的形式以及材料所处的环境等不同而不同，需疲劳试验定。

4. 最小刚度原则、钢材的疲劳破坏、徐变、平衡扭转的名词解释是什么

1、最小刚度原复则就是在简支制梁全跨长范围内，可都按弯矩最大处的截面弯曲刚度，亦即按最小的截面弯曲刚度用材料力学中不考虑剪切变形影响的公式来计算挠度。当构件上存在正、负弯矩时，可分别取同号弯矩区段内|Mmax|处截面的最小刚度计算机挠度。

2、钢材在连续反复荷载作用下会发生疲劳破坏，这种疲劳破坏在钢结构和钢构件中同 样会发生。与钢材发生疲劳破坏的不同处在于钢结构和钢构件由于制作或构造上的原 因总会存在缺陷，而这些缺陷就成为裂缝的起源，在疲劳破坏过程中，可以认为不存在裂 纹形成这个阶段。

3、混凝土徐变是指混凝土在长期应力作用下,其应变随时间而持续增长的特性（注意，弹性变形应变不会随时间而持续增长）。 在长期荷载作用下，结构或材料承受的应力不变，而应变随时间增长的现象称为徐变。

4、平衡扭转(Equilibrium torsion) 由于荷载的直接作用引起，为静定受扭构件（如吊车梁、雨蓬），其 截面承受的扭矩可以从静力平衡条件求得。

5. 什么叫做钢材的疲劳

钢材的疲劳过程可分为裂纹的形成，裂纹缓慢扩展和最后迅速断裂三个阶段。

钢结构或构件加工制作缺陷，其中裂纹型缺陷，如焊缝及其热影响区的细裂纹、冲孔和剪切边硬化区的微裂纹等，对钢材的疲劳强度的影响比较大，另外钢材的冷热加工、焊接工艺所产生的找余应力和残余变形等对钢材的疲劳强度也产生较大的影响。

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钢结构疲劳断裂注意事项：

钢结构的疲劳破坏往往是其在循环应力反复作用厂发生的。在钢结构的疲劳分析中，习惯当循环次数N＜10称为低周疲劳，而把N>10称为高周疲劳。经常承受动力荷载的钢结构，如吊车梁、桥梁、近海结构等在其工作期限内所经历的循环应力次数远超过10级。

如果钢结构构件的实际循环应力特征和实际循环次数超过设计时所采取的参数，就很可能发生疲劳破坏。

6. 什么叫钢材的疲劳断裂影响钢材疲劳强度的因素有哪些

钢材的疲劳断裂是微观裂纹在连续反复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。
钢材的疲劳强度取决于构造状况（应力集中程度和残余应力）、作用的应力幅、反复荷载的
循环次数。

7. 2. 什么叫钢材的疲劳钢材的疲劳破坏属于什么性质的破坏影响钢材疲劳强度的

什么叫钢材的疲劳？
钢材在循环应力多次反复作用下裂纹生成、裂纹扩展、以至钢材断裂破坏的现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏。
钢材的疲劳破坏属于什么性质的破坏？
对于钢材,在疲劳破坏之前并没有明显的变形,是一种突然发生的断裂,断口平直,属于反复荷载作用下的脆性破坏。
影响钢材疲劳强度的主要因素有哪些？
一、工作条件
1．载荷频率：在一定范围内可以提高疲劳强度；
2．次载锻炼：低于疲劳极限的应力称为次载。金属在低于疲劳极限的应力下先运转一定次数之后，则可以提高疲劳极限，这种次载荷强化作用称为次载锻炼。这种现象可能是由于应力应变循环产生的硬化及局部应力集中松弛的结果。
3．温度：温度降低，疲劳强度升高，温度升高，疲劳强度降低。
4．腐蚀介质：具有腐蚀性的环境介质因使金属表面产生蚀坑缺陷，将会降低材料疲劳强度而产生腐蚀疲劳。腐蚀疲劳曲线无水平线段．即不存在无限寿命的疲劳极限，只有条件疲劳极限。
二．表面状态及尺寸因素的影响

1.应力集中：机件表面的缺口应力集中，往往是引起疲劳破坏的主要原因。一般用kt表示应力集中程度，用kf和qf说明应力集中对疲劳强度的影响程度。

2.表面状态

（1）表面粗糙度:愈低，材料的疲劳极限愈高；愈高，疲劳极限愈低。材料强度愈高，表面粗糙度对疲劳极限的影响愈显著。表面加工方法不同，所得到的粗糙度不同。

（2）抗拉强度:愈高的材料，加工方法对其疲劳极限的影响愈大。因此，用高强度材料制造受循环载荷作用的机件时，其表面必须经过更加仔细的加工，不允许有*痕、擦伤或者大的缺陷，否则会使疲劳极限显著降低。

3．尺寸因素：机件尺寸对按劳强度也有较大的影响，在弯曲、扭转载荷作用下其影响更大。一般来说，随着机件尺寸的增大，其疲劳强度下降，这种现象称为疲劳强度尺寸效应。其大小可用尺寸效应系数表示。
三．表面强化及残余应力的影响
表面强化处理具有双重作用：提高表层强度；提供表层残余压应力，抵消一部分表层拉应力。

表面强化的方法通常有表面喷丸和滚压，表面淬火及表面化学热处理等。

四．材料成分及组织的影响
1．合金成分：合金成分是决定材料组织结构的基本要素，在各类结构工

程材料中，结构钢的疲劳强度最高，所以应用十分广泛。
在结构钢中，碳是影响疲劳强度的重要元素，当硬度>hrc40,疲劳强度随
碳的含量增加而增加。过高，疲劳强度下降。其它合金元素在钢中的作
用，主要是通过提高钢的淬透性和改善钢的强韧性来影响疲劳强度的。
2显微组织：
（1）细化晶粒能提高疲劳强度的原因，从疲劳裂纹沿晶界开裂的位错塞
积机制不难理解。另外，细化晶粒还可提高滑移形变抗力，抑制循环滑移
带的形成和开裂，增加裂纹扩展的晶界阻力，这些也都有利于提高疲劳强
度。
（2）结构钢的热处理组织有正火组织、淬火回火组织及等温淬火组织三
种类型。一般正火组织因碳化物为片状其疲劳强度最低，淬火回火组织因
碳化物为粒状其疲劳强度比正火的高．而且随着回火温度的不同，其弥散
碳化物的大小、数量及基体的强度也不同，从而疲劳强度也不同。

8. 什么是金属材料的疲劳与疲劳极限

构件在长期交变应力作用下，虽然它承受的应力远小于材料的屈服极限，在没有明显
塑性变形的情况下，发生断裂的现象称为金属的疲劳。因金属疲劳发生的破坏称为疲劳破坏
出现疲劳破坏的原因，是经过应力多次交替变化后，在应力最大或有缺陷部位会产生微细的裂纹，裂纹尖端出现严重的应力集中，随着交变应力循环次数的增加，裂纹逐渐扩大，最后导致破裂。
材料经受无限次变载荷而不发生断裂时的最大应力，称为材的疲劳极限。工程上常根据机件的使用寿命要求，规定交变应力循环N次时的应力为有限疲劳极限或条件疲劳限。如汽轮机叶片交变应力循环次数N
锅炉的每一次启动和停止，工质运行参数的每一次波动，承压部件都要经受一次交变应力及应变的循环，这都将会影响承压部件的寿命。为了提高钢材抵抗疲劳破坏的能力，应在保持材料一定强度的基础上尽可能提高钢材的塑性及韧性。

9. 钢材的主要力学性能指标有哪些测试方法

主要力学性能是硬度、弹性、塑性、韧性、强度等，是用硬度计和拉力试验机检测。