鋼結構疲勞的案例
焊接結構抗疲勞設計過程中的認識誤區
在使用名義應力法時，該標準寫明要以材料的S-N曲線為基礎，然而焊接結構的疲勞試驗數據已經表明：焊接接頭母材的S-N曲線數據不能代替焊接接頭的S-N曲線數據，其原因也是它們具有不同的力學破壞機理。
在評估疲勞壽命時，該標準使用的是考慮應力比R的“修正Goodman圖”，即認為疲勞強度隨不同的R值變化。后來鐵道部又頒布《200km/h及以上速度級鐵道車輛強度設計及試驗鑒定暫行規定》，然而在這個新的規定中依然將用于金屬材料疲勞的理論與方法用于焊接結構。事實上，英國焊接研究所的疲勞試驗數據早已證明，修正的Goodman圖用來處理焊接結構的疲勞問題是不恰當的，理由是由于焊接殘余應力的存在，平均應力對焊接接頭壽命的影響基本看不到，而金屬材料的疲勞則不是這樣。
正是由于理論認識上的誤導，國內軌道車輛制造工廠的有些設計人員或者決策部門在力圖提高焊接結構的抗疲勞能力時，常傾向于選用屈服強度高的母材，他們誤認為提高屈服強度母材的焊接接頭的抗疲勞能力也必然高。對于金屬疲勞問題，這個觀點是成立的，例如文獻《抗疲勞設計——方法與數據》中曾用試驗數據證明了“材料的疲勞強度與材料的抗拉強度之間有著較好的相關性”，甚至給出了一個近似估算公式。然而對于焊接結構來說，該觀點是不成立的。英國標準BS76081993《鋼結構疲勞設計與評估實用標注》已經用數據明確證明，標準中所提供的S-N曲線數據對屈服強度低于700MPa,例如屈服強度為345MPa的Q345鋼與屈服強度為435MPa的Q435鋼，它們的S-N曲線數據是沒有區別的。關于這一點，國際焊接學會在2008年的標準中，甚至將這個屈服強度范圍提高到960MPa。
展開 鋼結構考試習題集
16為化簡計算，規范對重級工作制吊車梁和重級、中級制吊車衍架的變幅疲勞折算為等效常幅疲勞計算，等效應力幅σc采用潛在效應的等效系數αf和設計應力譜中的最大應力幅（⊿σ）max的乘積來表示。
17.自動埋弧焊角焊縫焊腳尺寸最小值為（1.5根號t-1）mm。側面角焊縫最小計算長度應不小于8hf和40mm，最大計算長度在承受靜載或間接動荷載時應不大于60hf，承受動荷載應不大于40hf。
18.實際軸心壓桿的板件寬厚比限值是根據板件屈曲臨界應力與構件整體屈曲臨界應力相等原則確定的。
19.軸心壓桿格構柱進行分肢穩定計算的目的是保證分支失穩不先于構件的整體穩定失穩。
20.影響鋼梁的整體穩定的主要原因有荷載類型、載作用點位置、梁截面形式、側向支撐點位置和距離、端部支撐條件。
21.焊接組合工字型截面鋼梁，翼緣的局部穩定是采用限制寬厚比的方法來保證，而腹板的局部穩定則采用配置加筋肋的方法來保證。
22.計算鋼結構構件的正常使用極限狀態時，應使拉壓構件滿足穩定條件，使受彎構件滿足穩定剛度條件。
23.實腹式壓彎構件的實際包括截面選擇、截面強度驗算、剛度演算、整體穩定、局部穩定演算等內容。
24.焊接殘余應力對鋼結構靜力強度無影響；使鋼結構剛度降低；使鋼結構穩定承載力降低；使鋼結構的疲勞強度下降。
25.鋼梁強度計算一般包括彎曲正應力、剪應力、局部承壓應力和折算應力計算四個方面。
26.提高鋼梁整體穩定性的有效措施增大受壓區高度和增加側向支撐。
27.軸心穩定系數Φ根據鋼號、面類型、細比。
28.鋼材加工性能包括冷加工性能、熱加工、熱處理。
29.影響鋼材疲勞性能的主要因素有應力集中、應力幅應力比和應力循環。
展開 【鋼結構原理】五種鋼結構失穩模式
05-殼屈曲（Shell Buckling)
殼體屈曲是指薄而彎曲的結構（殼體），如圓柱形、球形或錐形（例如儲罐、筒倉、管道）在受到壓力或側向載荷時失去穩定性的現象。
當這些載荷導致殼體發生變形，從而降低其繼續承受載荷的能力時，可能會導致顯著的變形甚至坍塌。
導致殼體屈曲的內力可以是：軸向壓力/環向壓力/剪力。
殼體屈曲承載力受以下因素的影響：殼體厚度/殼體形狀/邊界條件/初始缺陷/材料特性等。
06-對比表
既然每種失效類型都已定義并概述了其特征，下面的表中總結了它們之間的主要區別。該表提供了一個簡明的概覽，突出了每種失效模式的主要受影響結構元素、導致失效的主要載荷條件、產生的變形以及決定該模式的關鍵因素
07-總結
在結構設計中，可能會出現幾種常見的穩定性問題，尤其是在設計過程中未充分考慮的情況下。本文概述了五種此類屈曲問題。本文旨在幫助您了解這些問題的根本原因、行為及其影響的結構元素。這些知識將使您能夠識別和區分這些穩定性問題，為您在分析中整合這些問題并設計出具有彈性和安全性的結構奠定堅實的基礎。
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為結構改進設計、規范操作及限定結構使用環境提供參考依據。
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鋼結構連接、鋼結構強度穩定性、鋼筋支架、格構柱計算
◆鋼結構連接計算
一、連接件類別
不焊透的對接焊縫
二、計算公式
1．在通過焊縫形心的拉力，壓力或剪力作用下的焊縫強度按下式計算：
2．在其它力或各種綜合力作用下，σf，τf共同作用處。
式中 N──-構件軸心拉力或軸心壓力，取 N＝100N；
lw──對接焊縫或角焊縫的計算長度，取lw=50mm；
γ─-作用力與焊縫方向的角度 γ=45度；
σf──按焊縫有效截面(helw)計算，垂直于焊縫長度方向的應力；
hf──較小焊腳尺寸，取 hf=30mm；
βt──正面角焊縫的強度設計值增大系數；取1；
τf──按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應力；
Ffw──角焊縫的強度設計值。
α──斜角角焊縫兩焊腳邊的夾角或V形坡口角度；取 α=100度。
s ──坡口根部至焊縫表面的最短距離，取 s=12mm；
he──角焊縫的有效厚度，由于坡口類型為V形坡口，所以取 he=s=12.000mm.
三、計算結果
1. 正應力：
σf=N×sin(γ)/(lw×he)=100×sin(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；
2. 剪應力：
τf=N×cos(γ)/(lw×he)=100×cos(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；
3. 綜合應力：
[(σf/βt)2+τf2]1/2=0.167N/mm2；
結論:計算得出的綜合應力0.167N/mm2≤對接焊縫的強度設計值ftw=10.000N/mm2，滿足要求！
展開 汽車半軸用鋼旋轉彎曲疲勞及半軸扭轉疲勞性能研究
半軸在服役過程中，既要承受較高的扭轉和彎曲應力，又要保證復雜工況下隨機變幅載荷導致的疲勞斷裂，因此材料的疲勞性能必須達到要求值才能保證構件的壽命。影響半軸疲勞性能的因素很多，有原材料質量、半軸加工工藝、熱處理工藝等，其中原材料質量對于半軸疲勞性能的影響較為關鍵，研究半軸原材料質量對半軸疲勞性能的影響具有重要意義。
本文以邯鋼汽車半軸用鋼40CrH和以40CrH為原材料生產的乘用車半浮式半軸為研究對象，通過進行汽車半軸用鋼旋轉彎曲疲勞試驗和乘用車半浮式半軸扭轉疲勞壽命試驗，研究了基于邯鋼汽車半軸用鋼40CrH技術指標條件下汽車半浮式半軸的疲勞性能，為相關半軸用鋼及汽車半軸的開發提供指導。
試驗材料及性能
本文研究的汽車半軸用鋼旋轉彎曲疲勞試驗和乘用車半浮式半軸扭轉疲勞壽命試驗材料均采用以下生產工藝和性能指標條件下的φ70mm 規格40CrH圓鋼，其生產工藝路線為：轉爐冶煉+LF+RH→連鑄380mm×280mm→開坯軋制150mm×150mm→棒材軋制φ20～90mm。化學成分見表1。
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技術 | 鋼結構常用焊條對比與選擇
這一點與舊國家標準《低合金鋼焊條》GB/T5118-1995有較大區別。建議焊接由Q345, Q390或Q420組成的鋼結構且有抗疲勞要求時，如果沒有特殊規定或協議，建議不要選用“熱強鋼焊條”!
3.2.8 選擇焊條，除考慮強度等級外，還應根據被焊件的結構形狀、板件厚度、荷載性質和鋼材抗裂性能等選擇不同類型的藥皮。通常，結構要求塑性好、沖擊韌性高、低溫性能好時，應選擇堿性藥皮焊條;結構受力不復雜、母材質量較好時，應盡量選擇較經濟的其他類型藥皮焊條。
□ END □
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鋼結構必備知識38問，你的晉級之路！
答：長期以來鋼結構的疲勞設計一直按應力比準則來進行的.對于一定的荷載循環次數,構件的疲勞強度σmax和以應力比R為代表的應力循環特征密切相關.對σmax引進安全系數,即可得到設計用的疲勞應力容許值〔σmax〕=f(R)。
把應力限制在〔σmax〕以內,這就是應力比準則。
自從焊接結構用于承受疲勞荷載以來,工程界從實踐中逐漸認識到和這類結構疲勞強度密切相關的不是應力比R,而是應力幅Δσ.應力幅準則的計算公式是Δσ≤〔Δσ〕。
〔Δσ〕是容許應力幅,它隨構造細節而不同,也隨破壞前循環次數變化。焊接結構疲勞計算宜以應力幅為準則,原因在于結構內部的殘余應力。非焊接構件，對于R
>=0的應力循環，應力幅準則完全適用，因為有殘余應力和無殘余應力的構件疲勞強度相差不大。對于R<0的應力循環，采用應力幅準則則偏于安全較多。
15 什么是熱軋，什么是冷軋，有什么區別？
答：熱扎是鋼在1000度以上用軋輥壓出, 通常板小到2MM厚,鋼的高速加工時的變形熱也抵不到鋼的面積增大的散熱, 即難保溫度1000度以上來加工,只得犧牲熱軋這一高效便宜的加工法, 在常溫下軋鋼, 即把熱軋材再冷軋, 以滿足市場對更薄厚度的要求。
當然冷軋又帶來新的好處, 如加工硬化,使鋼材強度提高, 但不宜焊, 至少焊處加工硬化被消除, 高強度也無了,
回到其熱軋材的強度了，冷彎型鋼可用熱扎材, 如鋼管，也可用冷扎材，冷扎材還是熱軋材,2MM厚是一個判據， 熱軋材最薄2MM厚,冷扎材最厚3MM。
16 為什么梁應壓彎構件進行平面外平面內穩定性計算,但當坡度較小時可僅計算平面內穩定性即可？
答：梁只有平面外失穩的形式。從來就沒有梁平面內失穩這一說。對柱來說，在有軸力時，平面外和平面內的計算長度不同，才有平面內和平面外的失穩驗算。
展開 【鋼構欣賞】15座國內創意鋼結構建筑
12.北京怡亨酒店
北京怡亨酒店坐落于芳草地通透玻璃鋼艙體大樓中，這座擁有100間客房及套房的設計精品酒店，從客人踏入其風格明顯的酒店大堂開始便可以看到藝術家薩爾瓦多·達利，安迪·沃霍爾，曾梵志和陳文令的原創作品。時髦新奇的設計理念貫穿于整個酒店和客房，演繹全新層次的舒適和奢華：壯觀的玻璃結構設計突出了絕佳的城市景觀并提供了獨特的氣候控溫環境，這個設計使豪華客房、豪華露臺房以及豪華泳池套房保持全年365天處于夏季氣候，這樣的特色在中國絕無僅有。
13.西雙版納避寒皇冠假日度假酒店
西雙版納避寒皇冠假日度假酒店掩映于廣袤的熱帶雨林中，位于傣王宮舊址，碧水環繞，猶如一只美麗的孔雀亭立于云南之南——西雙版納景洪市郊。酒店內外處處洋溢著濃郁的民族風情，居停之所雅致而不失奢華，盡顯傣家王族風范，完美演繹綠色花園式國際旅游度假酒店的風采。
14.大王山度假村和冰雪世界
在建的大王山度假村和冰雪世界無疑將吸引一大票年輕冬季運動愛好者來到中國。該滑雪樂園靠近湖南長沙，設計由奧地利“Coophimmelb(l)au”建筑事務所負責，將設有室內滑雪場，水上樂園和冰雪樂園娛樂設施。在一個水泥采礦采石坑和湖泊上建立，中心則是一個尚未命名的擁有270個套間的五星級酒店，其60間行政套房及6個總統套房都有著令人印象深刻的風景，看得到同曦湖，大王山等周遭景點。
15.三亞海棠灣天房洲際度假酒店
地處國家海岸海棠灣，坐擁碧海幼沙，綿延椰林。酒店占地15萬平方米，設計主張清逸的現代海島風情，3,000平方米開放式大堂，將南海景致一覽無遺。291套客房配置卓越，精心雕琢的觀景角度完美聆海聽濤。7間餐廳與酒吧專供創意美食，國內首創海洋餐廳，咫尺探尋海底神秘。
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疲勞分析基礎知識資料--結構疲勞壽命分析
分享一個疲勞分析理論方面的資料，《結構疲勞壽命分析》，是軟件疲勞分析的基礎知識，相信對疲勞分析的兄弟會有所幫助。
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展開 多點輸入鋼框架結構動力彈塑性時程分析——結構模型案例 ￥400
針對罕遇地震作用,本文采用位移輸入模式，對超長鋼框架結構建立有限元計算模型，分別采用一致激勵輸入和多點激勵輸入方法，進行動力彈塑性時程分析。通過數值模擬研究發現，在超長結構中采用多點激勵輸入計算結構在罕遇地震作用下的響應更合理。
在模型X向采用南北向的EL-centro波，為提高計算效率，對時程曲線的時間步長縮短一倍，即采用時間間隔為0.01s，整體時間縮短一倍，由53.48s縮短為26.74s。由于EL-centro波記錄的是加速度時程，因此需要進行兩次積分轉換為位移時程，對采用的加速度時程曲線進行第一次積分得到速度時程，再進行第二次積分得到位移時程。擬設定7度0.15g區在罕遇地震作用下，參考規范的峰值加速度取值為310cm/s2。
壓縮包提供了兩個分析模型，一致激勵輸入和多點激勵輸入用于對比分析。
展開 淺析環氧玻璃鋼壓力容器的疲勞性能
壓力容器是反滲透水處理裝置中的重要部件之一，壓力容器根據所用的材料劃分為玻璃鋼類、不銹鋼類以及工程類等。玻璃鋼材料具有優異的耐腐蝕性能及衛生性能，同時制品可設計性強、尺寸精度穩定、表面質量高，目前國際上反滲透水處理用壓力容器以玻璃鋼類為主，各種大型及重點工程幾乎全部采用玻璃鋼壓力容器。 玻璃鋼具有力學性能的可設計性。在纖維增強的復合材料中，纖維是主要的承載元件，基體把纖維按—定位置排列固定。將載荷傳遞到每根纖維，可根據結構受力條件和使用要求，選擇性能不同的纖維和基體。以及它們的體積百分比，設計纖維鋪設方向、疊層，以及結構約形狀和幾何尺寸，以使結構在性能、重量和成本等方面的指標達到最優化。
環氧玻璃鋼材料在纖維方向的拉伸疲勞性能比金屬好。環氧玻璃鋼材料的疲勞強度為抗拉強度的60～90%，而金屬的疲勞強度只為30～50%。金屬材料疲勞裂紋出現后，很快引起災難性的破壞，而沒有明顯的預兆。環氧玻璃鋼材材料在疲勞過程中，裂紋先在纖維或基體薄弱處出現，擴展到結合面，損傷逐漸累積，直至嚴重分層才導致破壞，環氧玻璃鋼具有較好的損傷容限和疲勞壽命。
反滲透水處理裝置用玻璃鋼壓力容器承受循環工作壓力作用，在長期作用下會逐漸產生疲勞，直至整體破壞。玻璃鋼產品疲勞性能用疲勞壽命來衡量，其是玻璃鋼制品的主要性能指標。反滲透水處理裝置用玻璃鋼壓力容器在給定循環應力和試驗條件下由開始加載到臨界設計壓力所經受的應力循環數稱為疲勞壽命，玻璃鋼壓力容器的疲勞壽命應與反滲透水處理裝置設計壽命相當。
目前，國內應用的反滲透水處理裝置用玻璃鋼壓力容器雖以進口為主，但是國產品也呈現出了良好的發展勢頭，該產品的國內領先水平已接近國際先進水平。為了規范反滲透水處理裝置用玻璃鋼壓力容器的生產，我國規定了行業標準，即JC692-1998《反滲透水處理裝置用玻璃纖維增強塑料壓力殼體》。
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