《土建工程》建筑鋼材：鋼材的耐疲勞性

鋼材在交變荷載（方向、大小循環(huán)變化的力）的反復(fù)作用下，往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于其抗拉強(qiáng)度時就發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。實(shí)驗證明，鋼材承受的交變應(yīng)力&sigma；越大，則鋼材至斷裂時經(jīng)受的交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N越少，反之越多。當(dāng)交變應(yīng)力降低至一定值時，鋼材可經(jīng)受交變應(yīng)力循環(huán)達(dá)無限次而不發(fā)生疲勞破壞。通常取交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)取某一固定值（例如N＝107）時試件不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力值&sigma；N作為其疲勞極限。在進(jìn)行疲勞試驗時，采用的最小與最大應(yīng)力之比&rho；叫做疲勞特征值。對于預(yù)應(yīng)力鋼筋通常取0.7～0.85，對于非預(yù)應(yīng)力鋼筋，通常取0.1～0.8鋼材的疲勞破壞一般是由拉應(yīng)力引起的，首先在局部開始形成細(xì)小裂紋，隨后由于微裂紋尖端的應(yīng)力集中而使其逐漸擴(kuò)大，直至突然發(fā)生瞬時疲勞斷裂。從斷口可以明顯地區(qū)分出疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)。

一般來說，鋼材的抗拉強(qiáng)度高，其疲勞極限也較高。鋼材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，成分偏析及其他缺陷是決定其疲勞性能的主要因素。同時，由于疲勞裂紋是在應(yīng)力集中處形成和發(fā)展的，故鋼材的截面變化、表面質(zhì)量及內(nèi)應(yīng)力大小等可能造成應(yīng)力集中的因素都與其疲勞極限有關(guān)。例如鋼筋焊接接頭的卷邊和表面微小的腐蝕缺陷，都可使疲勞極限顯著降低。當(dāng)疲勞條件與腐蝕環(huán)境同時出現(xiàn)時，可促使局部應(yīng)力集中的出現(xiàn)，大大增加了疲勞破壞的危險性。