什么是钢材的疲劳破坏？对钢材性能有什么影响？

可能很多用户不知道钢材疲劳破坏的概念，也不清楚钢材的疲劳破坏对钢材性能会产生哪些影响，根据我公司多年昆明钢材贸易总结的尝试和经验，云南钢材网小编进行了相关资料查阅，特整理如下。

钢结构中，很多构件不仅承受静荷载，还长期承受连续的重复荷载作用，如船闸门叶拉杆等。当重复荷载的循环次数n达到某定值时，钢材中的应力虽然低于抗拉强度，甚至低于屈服强度，也会发生突然的脆性断裂。破坏时塑性变形极小，这种现象称为钢材的疲劳破坏。

对于钢结构，在钢材生产和构件加工、安装过程中，不可避免地在结构的某些部位存在局部微小缺陷，如夹渣、微裂纹、冷加工造成的孔洞、刻槽、焊接处截面的突然改变或焊缝熔合部位存在气孔等，这些缺陷类似于初始微裂纹。在重复荷载作用下，这些部位的截面上产生应力集中现象，在高峰应力处将首先出现微观裂纹而形成疲劳源。同样，截面几何形状突然改变处存在高峰应力，经过多次反复荷载作用，即使该处不存在初始的冶金或加工缺陷，也会产生微观裂纹而形成疲劳源。这些微裂纹往往在材料内部，不易及时检测发现，成为钢结构容易发生疲劳破坏的缘由。

一般地说，疲劳破坏经历三个阶段：初始微裂纹（疲劳源）的形成；微裂纹的缓慢扩展；裂纹处截面的迅速断裂。钢构件在反复荷载作用下，钢材内部质量薄弱处出现应力集中，局部达到屈服强度首先出现塑性变形，并硬化而逐渐形成一些微观裂纹，在往复荷载作用下，裂纹的数量不断增加并相互连接发展成宏观裂纹，随后截面的有效截面面积减小，应力集中现象越来越严重，裂纹不断扩展，最后当钢材截面削弱到不足以抵抗外荷载时，钢材突然断裂。因此，疲劳破坏总是发生在局部高峰应力的截面，而不是在具有最大应力的截面；破坏时全截面的最大应力值远低于静荷载时材料的强度极限，甚至低于屈服极限；疲劳破坏前，塑性变形极小，没有明显的破坏预兆，疲劳破坏的性质是脆性破坏。

疲劳破坏的断口一般可分为光滑区和粗糙区两部分，光滑区的形成是因为疲劳源周边的材料在循环应力作用下，时而分开，时而压紧，因而靠近疲劳源周边的扩展表面相互研磨而呈现光滑区。突然断裂的截面，则类似于拉伸试件的断口，比较粗糙。

疲劳破坏时，构件没有明显的塑性变形，即使是塑性材料，也呈脆性断裂性质，没有明显预兆的情况下突然发生，易带来巨大的损失和伤亡，因此，规范规定承受动力荷载、重复荷载作用的钢结构构件及其连接，当n≥5×104次时，应进行疲劳计算。

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