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钢结构的疲劳破坏事故 是什么?

发布者:建铭  发布时间:2018/1/6 13:00:34

 钢结构的疲劳破坏事故 

1.疲劳破坏的概念 
钢结构的疲劳破坏是指钢材或构件在反复交变荷载作用下在应力远低于抗拉极限强度甚至屈服点的情况下发生的一种破坏。就断裂力学的观点而言,疲劳破坏是从裂纹起始、扩展到最终断裂的过程。
疲劳破坏与静力强度破坏是截然不同的两个概念。它与塑性破坏、脆性破坏相比,具有以下特点。
(1)疲劳破坏是钢结构在反复交变动载作用下的破坏形式,而塑性破坏和脆性破坏是钢结构在静载作用下的破坏形式。
(2)疲劳破坏虽然具有脆性破坏特征,但不完全相同。疲劳破坏经历了裂缝起始、扩展和断裂的漫长过程,而脆性破坏往往是无任何先兆的情况下瞬间发生。
(3)就疲劳破坏断口而言,一般分为疲劳区和瞬断区。疲劳区记载了裂缝扩展和闭合的过程,颜色发暗,表面有较清楚的疲劳纹理,呈沙滩状或波纹状。瞬断区真实反映了当构件截面因裂缝扩展削弱到一临界尺寸时脆性断裂的特点,瞬断区晶粒粗亮。
2.疲劳砸坏的影晌因素分析 
疲劳是一个十分复杂的过程,从微观到宏观,搜劳破坏受到众多因素的影响,尤其是对材料和构件静力强度影响很小的因素,对疲劳影响却非常显著,例如构件的表面缺陆、应力集中等。影响钢结构疲劳破坏的主要因素是应力帽、构造细节和循环次数,而与钢材的静力强度和最大应力无明显关系。
应力集中对钢结构的疲劳性能影响显著,而构造细节是应力集中产生的根源。构造
细节常见的不利因素如下:
(1)钢材的内部缺陆,如偏析、夹渣、分层、裂纹等;
(2)制作过程中剪切、冲孔、切割; 
(3)焊接结构中产生的残余应力; 
(4)焊接缺陷的存在,如气孔、夹渣、咬肉、未焊透等; 
(5)非焊接结构的孔洞、刻槽等; 
(6)构件的截面突变; 
(7)结构由于安装、温度应力、不均匀沉降等产生的附加应力集中。 
3.提高和改善疲劳性能的措施 
由疲劳性能的影响因素来看,提高和改善疲劳性能的途径只有从减小应力集中入手。
具体措施如下:
(1)精心选材对用于动载作用的钢结构或构件,应严格控制钢材的缺陷,并选择优
质钢材;
(2)精心设计力求减少截面突变,避免焊缝集中,使钢结构构造做法合理化; 
(3)精心制作使缺陷、残余应力等减少到最低程度; 
(4)精心施工避免附加应力集中的影响; 
(5)精心使用避免对结构的局部损害,如划痕、开孔、撞击等; 
(6)修补焊缝目的是缓解缺陷产生的应力集中; 
(7)严格执行《钢结构设计规范》(GBJ 5002-2003)规范中已建立了疲劳验算方法,此方法对防止疲劳破坏的发生有重要作用。
总之,依靠精心的选材、设计、制作、安装和使用,再加上焊接之后的一些特殊工艺措施,可以达到提高和改善疲劳性能的作用。
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