什么是钢材的疲劳和疲劳强度

『壹』 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。

(1)什么是钢材的疲劳和疲劳强度扩展阅读：

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。

『贰』 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.

『叁』 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。