一、什么叫钢结构疲劳破坏,影响疲劳破坏的因素有那些

1、钢材在连续反复荷载作用下会发生疲劳破坏，这种疲劳破坏在钢结构和钢构件中同样会发生。与钢材发生疲劳破坏的不同处在于钢结构和钢构件由于制作或构造上的原因总会存在缺陷，而这些缺陷就成为裂缝的起源，在疲劳破坏过程中，可以认为不存在裂纹形成这个阶段。

2、因此，钢结构和钢构件疲劳破坏的阶段为裂纹的扩展和后断裂两个阶段。裂纹的扩展是十分缓慢的，而断裂是在裂纹扩展到一定尺寸时瞬间完成的。在裂纹扩展部分，断口因经反复荷载频繁作用的磨合，表面光滑而且愈近裂纹源愈光滑，而瞬面断裂的裂口比较粗糙并呈颗粒状,具有脆性断裂的特征。

3、影响疲劳强度的主要因素是应力集中，这同样是影响钢结构和钢构件疲劳强度的主要因素。但在钢结构和钢构件中，产生应力集中的原因则极为复杂，因此钢结构和钢构件的疲劳强度的计算比钢材的要困难得多。

4、从微观角度分析，金属裂纹形成中常见解释为滑移带开裂。随着载荷作用循环次数的不断增加，金属焊接结构材料内部晶体的位错密度不断加大，当位错密度增大到一定值时，晶体内部形成位错纠结，进而构成高密度的位错带和低密度的位错区域，这些区域对位错运动产生了阻碍作用。

5、在疲劳载荷继续作用下，位错之间相互作用，并向高能到低能方向转化，逐渐形成位错胞，继而发展成为亚晶结构。在这种方式下，晶体内部位错的演变和相互运动，导致金属内部出现滑移带。

6、滑移带的产生顺序一般是出现滑移线、形成滑移带和形成驻留滑移带这三部分。在疲劳载荷的循环作用下，首先在金属材料内部薄弱晶粒上出现位错运动，这种运动导致金属表面留下痕迹，即滑移线。在持续循环次数作用下，滑移线不断累积，逐渐形成滑移带。

7、而滑移带不断的被循环载荷挤入和挤出晶界面时，滑移带则转变成驻留滑移带。痕迹就是由驻留滑移带在材料表面留下的，当这种痕迹作用足够深时，便形成了初始的裂纹。因此，驻留滑移带是裂纹形成的关键因素。

8、参考资料来源：百度百科-低周疲劳

9、参考资料来源：百度百科-疲劳裂纹生长

二、疲劳强度都有哪些影响因素

疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的大应力，称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。

材料的屈服强度和疲劳极限之间有一定的关系，一般来说，材料的屈服强度越高，疲劳强度也越高，因此，为了提高弹簧的疲劳强度应设法提高弹簧材料的屈服强度，或采用屈服强度和抗拉强度比值高的材料。对同一材料来说，细晶粒组织比粗细晶粒组织具有更高的屈服强度。

大应力多发生在弹簧材料的表层，所以弹簧的表面质量对疲劳强度的影响很大。弹簧材料在轧制、拉拔和卷制过程中造成的裂纹、疵点和伤痕等缺陷往往是造成弹簧疲劳断裂的原因。

材料表面粗糙度愈小，应力集中愈小，疲劳强度也愈高。材料表面粗糙度对疲劳极限的影响。随着表面粗糙度的增加，疲劳极限下降。在同一粗糙度的情况下，不同的钢种及不同的卷制方法其疲劳极限降低程度也不同，如冷卷弹簧降低程度就比热卷弹簧小。因为钢制热卷弹簧及其热处理加热时，由于氧化使弹簧材料表面变粗糙和产生脱碳现象，这样就降低了弹簧的疲劳强度。

对材料表面进行磨削、强压、抛丸和滚压等。都可以提高弹簧的疲劳强度。

材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。

冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。

弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢，疲劳极限仅为空气中的10%~25%。腐蚀对弹簧疲劳强度的影响，不仅与弹簧受变载荷的作用次数有关，而且与工作寿命有关。所以设计计算受腐蚀影响的弹簧时，应将工作寿命考虑进去。

在腐蚀条件下工作的弹簧，为了保证其疲劳强度，可采用抗腐蚀性能高的材料，如不锈钢、非铁金属，或者表面加保护层，如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。实践表明镀镉可以大大提高弹簧的疲劳极限。

碳钢的疲劳强度，从室温到120℃时下降，从120℃到350℃又上升，温度高于350℃以后又下降，在高温时没有疲劳极限。在高温条件下工作的弹簧，要考虑采用耐热钢。在低于室温的条件下，钢的疲劳极限有所增加。

三、金属材料疲劳试验中影响材料疲劳强度的因素有哪些

1、钢材在连续反复荷载作用下会发生疲劳破坏,这种疲劳破坏在钢结构和钢构件中同

2、样会发生.与钢材发生疲劳破坏的不同处在于钢结构和钢构件由于制作或构造上的原

3、因总会存在缺陷,而这些缺陷就成为裂缝的起源,在疲劳破坏过程中,可以认为不存在裂

4、纹形成这个阶段.因此,钢结构和钢构件疲劳破坏的阶段为裂纹的扩展和后断裂两个阶段.裂纹的扩展是十分缓慢的,而断裂是在裂纹扩展到一定尺寸时瞬间完成的.在裂纹扩展部分,断口因经反复荷载频繁作用的磨合,表面光滑而且愈近裂纹源愈光滑,而瞬面断裂的裂口比较粗糙并呈颗粒状,具有脆性断裂的特征.

5、在钢材的疲劳破坏中提到影响疲劳强度的主要因素是应力集中.这同样是影响钢结构和钢构件疲劳强度的主要因素.但在钢结构和钢构件中,产生应力集中的原因则极为复杂,因此钢结构和钢构件的疲劳强度的计算比钢材的要困难得多.

6、钢结构和钢构件在截面突然改变处都会产生应力集中,如梁与柱的连接节点、柱脚、

7、梁和柱的变截面处以及截面形孔等削弱处.此外,对于非焊接结构,有钢材表面的凹凸

8、麻点、刻痕,轧钢时的夹渣、分层,切割边的不平整,冷加工产生的微裂纹以及螺栓孔等

9、等.对于焊接结构还有焊缝外形及其缺陷,缺陷包括气孔、咬肉、夹渣、焊根、起弧和灭弧处的不平整、焊接裂纹等等.

10、除此之外,还有结构和构件中的残余应力以及结构和构件所处的环境等都会对其疲劳强度有影响.在有腐蚀性介质的环境中,疲劳裂纹扩展的速率会受到不利的影响.

四、影响钢材疲劳强度的主要因素有哪些

材料的尺寸愈大，由于各种冷加工和热加工工艺所造成的缺陷可能性愈高，产生表面缺陷的可能性也越大，这些原因都会导致疲劳性能下降。因此在计算弹簧的疲劳强度时要考虑尺寸效应的影响。

冶金缺陷是指材料中的非金属夹杂物、气泡、元素的偏析，等等。存在于表面的夹杂物是应力集中源，会导致夹杂物与基体界面之间过早地产生疲劳裂纹。采用真空冶炼、真空浇注等措施，可以大大提高钢材的质量。

弹簧在腐蚀介质中工作时，由于表面产生点蚀或表面晶界被腐蚀而成为疲劳源，在变应力作用下就会逐步扩展而导致断裂。例如在淡水中工作的弹簧钢，疲劳极限仅为空气中的10%~25%。

在腐蚀条件下工作的弹簧，为了保证其疲劳强度，可采用抗腐蚀性能高的材料，如不锈钢、非铁金属，或者表面加保护层，如镀层、氧化、喷塑、涂漆等。

构件截面改变越激烈，应力集中系数就越大。因此工程上常采用改变构件外形尺寸的方法来减小应力集中。如采用较大的过渡圆角半径，使截面的改变尽量缓慢，如果圆角半径太大而影响装配时，可采用间隔环。

既降低了应力集中又不影响轴与轴承的装配。此外还可采用凹圆角或卸载槽以达到应力平缓过渡。

设计构件外形时，应尽量避免带有尖角的孔和槽。在截面尺寸突然变化处（阶梯轴），当结构需要直角时，可在直径较大的轴段上开卸载槽或退刀槽减小应力集中；当轴与轮毂采用静配合时，可在轮毂上开减荷槽或增大配合部分轴的直径，并采用圆角过渡，从而可缩小轮毂与轴的刚度差距，减缓配合面边缘处的应力集中。

一般说，构件表层的应力都很大，例如在承受弯曲和扭转的构件中，其大应力均发生在构件的表层。同时由于加工的原因，构件表层的刀痕或损伤处，又将引起应力集中。

因此，对疲劳强度要求高的构件，应采用精加工方法，以获得较高的表面质量。特别是对高强度钢这类对应力集中比较敏感的材料，其加工更需要精细。

参考资料来源：百度百科-疲劳强度