鋼材的疲勞破壞是斷裂(鋼材疲勞破壞指標用疲勞強度或疲勞極限來表示)

Q1：2. 什么叫鋼材的疲勞?鋼材的疲勞破壞屬于什么性質的破壞?影

什么叫鋼材的疲勞？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。鋼材的疲勞破壞屬于什么性質的破壞？對于鋼材,在疲勞破壞之前并沒有明顯的變形,是一種突然發生的斷裂,斷口平直,屬于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：低于疲勞極限的應力稱為次載。金屬在低于疲勞極限的應力下先運轉一定次數之后，則可以提高疲勞極限，這種次載荷強化作用稱為次載鍛煉。這種現象可能是由于應力應變循環產生的硬化及局部應力集中松弛的結果。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，用高強度材料制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，這些也都有利于提高疲勞強度。

（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。

Q2：什么叫鋼結構疲勞破壞?

鋼結構疲勞破壞的表現是：鋼構件在晶體缺陷處產生細微裂紋，細微裂紋發展成斷口并造成構件破壞。疲勞破壞原因是：動荷載反復作用。容易發生疲勞破壞的部位：構件存在缺陷處、構造造成應力集中處、材料缺陷處、動荷載集中作用處等等，主要就是引起應力集中處。根據以上幾點，沒有判斷鋼結構的疲勞程度的簡易方法，有效方法是觀察應力集中處可能存在的裂縫的發展。

Q3：什么是鋼材的疲勞?疲勞破壞與那些主要因素有關?

結構的疲勞破壞
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于鋼結構和鋼構件由于制作或構造上的原 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后斷裂兩個階 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 的裂口比較粗糙并呈顆粒狀，具有脆性斷裂的特征。
二、影響疲勞強度的因素 在鋼材的疲勞破壞中提到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。 鋼結構和鋼構件在截面突然改變處都會產生應力集中，如梁與柱的連接節點、柱腳、 梁和柱的變截面處以及截面形孔等削弱處。此外，對于非焊接結構，有鋼材表面的凹凸 麻點、刻痕，軋鋼時的夾渣、分層，切割邊的不平整，冷加工產生的微裂紋以及螺栓孔等 等。對于焊接結構還有焊縫外形及其缺陷，缺陷包括氣孔、咬肉、夾渣、焊根、起弧和滅弧 處的不平整、焊接裂紋等等。 除此之外，還有結構和構件中的殘余應力以及結構和構件所處的環境等都會對其疲 勞強度有影響。在有腐蝕性介質的環境中，疲勞裂紋擴展的速率會受到不利的影響。

Q4：鋼結構疲勞破壞屬于脆性破壞嗎?

不屬于，但是最后一部分屬于。疲勞破壞是多次反復力作用下結構的破壞，分為三個階段，第一個是出現缺口，第二個是缺口到裂縫，第三部分屬于脆性破壞，因為這一部分結構破碎的缺口一般呈現為白色，而且第三部的時間很短，就是一瞬間，咔一聲，這個鋼梁斷了。前兩部都是有一個過程的。

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