次重复受力所引起的)疲芳开裂混泽在一起。对于疲劳的试 验研究,这种概念显然是冇害的。但随着知识的积累,人们 对疲劳的认识也就逐步豇确了。 2。从三十年代到六十年代 1931年,德在共设计规范中,对焊接桥的焊缝提出 了疲验算。1936年,美国焊接学会发表其《公路和铁路 焊接桥规范》箕-一版。1944年,美国的W. M. Wilson以所 作的究为依据,将铆接铁路钢桥最容易出现疲劳开裂的地 方指了出来。于是,许多人顺着他所提供的线索去寻找:几 年之间,美国人所发现的铆接铁路钢桥炭劳开裂,有好凡百 例。在桥梁讼计想范内必须将劳验算的条文列入,不久就 为人们所普接受。 这时期的客观袭件,一是交通运输不断发展,使桥梁所 通过的活矿载次数人为增加,…是焊接和低合金结构钢逐步 被引用于桥,靜某些杓造对疲劳的抗力较其前降 低,所以,糈梁瘘闷题就比一时阃较为突出 随着工业的发展.进行疲劳式验的机器设备也大有改 进。在±50吨范围内,或在+100崦以下的拉力范围内,用 每分钟加戟180至500次的频数做疲芳试验,在某些国家业 已具备了条件。强本同钢材、焊接材料和工艺的特点,实 质上是只相信本网的实验室疲劳试验结果,尽可能较早地提 出自己对桥梁疲劳验算的条文,是这一时期的特色。 如一、(1)所述,这时是沿用最大应力∫。x为疲劳抗 力指标,这使抗力涉及三个参数。为表达抗力f。ax随另两 参数的变化徫,需要两个表达式(或图线);每一表达式 各表达f。ax和另一参数的关系(第三参数可各按一定方式 6
使之为已知)。现介绍如下 (1)关于f。一N关系(式2-1所示P值为常数) 在疲劳试验之中,其开裂羔所经历的应力变化情况和时 间的关系可以图2-1各例表示。在图2-1内,横坐标 表示时间t,纵坐标表示开裂点在不同时刻所受到的应力∫ 按平截面假设所求出的应力),拉应力按正值画在上方, 压应力按负值画在下方。按试验机构造,应力隧时间的变化 每呈正弦形。应力变化经历…个完整的循坏所用的时间T, 叫周期,今将它在图中标出。经历一个魇期,就叫受力 次。不断地环受力,直至疲劳升裂,其总次数就叫致伤次 数,在本书将它用N表示。H于致伤次数能够反映结构所 能使用的时间,N也时常被称为寿命。在应力循环之计,应 力最大正值是fax,最小值是∫。;(表示压应力的负号须 计入)。图2-1a)表示f:m和fx异号情况;图2-1 (b)表示f;a=0情况;图2-1(c)求示fm;n和fmx同号 情况;2-1(d)表示∫aa等于f。x(图内的实线),或 fa;n接近于fnax惰况(图内舵虚线,为帮助读者理解∫m; =fax而作)。为了完全地表达应力特征,只需要、也必 须要知道fnx和∫m;。这两个值。 为了进行试验研究的方便,可以引进下列四个参数: (2-1) :我 fx-2(fmx+fa;a)=“·(1+P)fm(2-2)
) if c 图2—1常幅应力循环示意
t又 ∫n:n)=(1-p)」 (2-3) na工 ∫;u=(1-p》」 m x 式中的p、fM、∫A和∫R分别表示应力比、应力平均水平、 应力幅和应力脉。 这四个参数,连同fax和∫;,共计有六个。 因为有上述四式,它们实际上只有两个独立变量(即 只需知其两个,其余园个就被决定了)。在历史上,为建立 fnx-N关系,在这六参数中所取的两独立变量是f。ax和 p,这就是说,将试件分成几组,对每组的试件讲,保持p 值不变,但变动fmx,以进行疲劳试验,据以求出对应的 N于是,在毎一组试件的各试验做好之后,就可以〔为p 等于某常值)得到若干对(∫x,N)关系。 怎样从这若于对(fn,N)寻求∫nnxN关系式呢? 般是在坐标纸上,按这著干对的数据擂点制图,再想法将 所取的图线写成经验公式。这时,若用真数为坐标,则图线 的曲率变化很大,其图形将很难掌握。若将纵横坐标都改为 对数,如图2—2,则可发现:按疲劳试验的若干成对的数 据(fax,N)所决定的经验点(其坐标是IogN, log f,, 者),基本落在一直线上。可以凭经验点来绘制这直线,而后 在这直线上选出B、G两点,其坐标分别是(logN2,logf3) 和(logN:,Iogf1)。这直线的斜率应是负值,今用1:m 表示,且指定m为正数。这样,这直线的方程式就是: log N=log N2 +m(log f2-log f) log N2 f2-log fm (A)
B ogNi,logs) 【IogN,ogf G(log logN 图2—2双对数坐标纸上的∫。xN关系线 og N-log 10g 2 log∫ (B) 就式A移项,可得 log Nfn=log Nfi=log N,fm (C) 其所以在最右侧添列第3式,是因为点G也是这直线上 点,既然痣达点B的(N2∫2)同任盒点的(N,∫具有 所示关系、将点G的(N1,f1)列入也是合宜的。写成真 数,得 Nf=N2f2=Nf=C(常数 (2—5) 这就是以往常用的f。axN关系表达式。式2-5内的f f2,f,郑代表着图2-1内的各∫x。 什么是C的物理意义?若令式2-5中∫为1.0,则 N=C;所以,C就是应力脉为单位值时假想的致伤次数。 为什么说它是“假想的”致伤次数呢?原因在于:当∫小到 10时,它(即∫)已低于持久积限:N应等于无穷大。就 10