金屬結(jié)構(gòu)在兩種規(guī)范中疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法的比較.doc

金屬結(jié)構(gòu)在兩種規(guī)范中疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法的比較作者：不詳閱讀：93 次時(shí)間：2005-2-28摘要簡(jiǎn)要地將金屬結(jié)構(gòu)在兩種規(guī)范中疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法的異同點(diǎn)進(jìn)行比較。關(guān)鍵詞疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法比較金屬結(jié)構(gòu)在GB3811-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范與GBJ17-88鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法有較大的區(qū)別，現(xiàn)比較如下：1、控制疲勞壽命因素的比較GB3811-83提出，結(jié)構(gòu)在循環(huán)交變應(yīng)力作用下，疲勞強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別、材料種類(lèi)、連接構(gòu)造型式、結(jié)構(gòu)件的最大應(yīng)力以及循環(huán)特性等。GBJ17-88中提出，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)，控制疲勞壽命最重要的因素是連接構(gòu)造型式和應(yīng)力幅，而與循環(huán)特性沒(méi)什么重要關(guān)系。2、疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法的比較2.1常幅疲勞GB3811-83疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：需要驗(yàn)算處的最大應(yīng)力max應(yīng)小于或等于疲勞許用應(yīng)力，即max。GBJ17-88疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：需要驗(yàn)算處的應(yīng)力幅小于或等于常幅疲勞容許應(yīng)力幅，即。2.2變幅疲勞兩種規(guī)范對(duì)變幅疲勞的計(jì)算，都是根據(jù)線性累積損傷理論進(jìn)行等效變換，但是又存在不同之處：GB3811-83中，變幅疲勞計(jì)算是按應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力循環(huán)等級(jí)將結(jié)構(gòu)劃分為八個(gè)工作級(jí)別，即18，根據(jù)線性累積損傷理論求出各個(gè)級(jí)別下的疲勞許用應(yīng)力-1，然后把變幅疲勞按工作級(jí)別進(jìn)行計(jì)算，即max，-1為對(duì)應(yīng)工作級(jí)別下的基本疲勞許用應(yīng)力。GBJ17-88采用方法是從能預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在使用壽命期間的設(shè)計(jì)變幅應(yīng)力譜，按各應(yīng)力幅水平出現(xiàn)的頻率，根據(jù)線性累積損傷理論，求出應(yīng)力幅為常量的等效應(yīng)力幅，然后按常幅疲勞計(jì)算，計(jì)算公式為e，式中e為常幅疲勞的等效應(yīng)力幅，eni(i)ni確定。3、對(duì)不同構(gòu)件和連接型式的考慮方法的比較GB3811-83中，結(jié)構(gòu)件分為非焊接件和焊接件兩大類(lèi)，非焊接件的應(yīng)力集中情況分為Wo、W1、W2三種，焊接件的應(yīng)力集中情況等級(jí)分為Ko、K1、K2、K3、K4五種等級(jí)。GBJ17-88將各類(lèi)型的焊接構(gòu)件和連接，按連接方式、受力特點(diǎn)和疲勞強(qiáng)度，再適當(dāng)照顧-n曲線族的等間隔設(shè)置，歸納分類(lèi)，劃分為八類(lèi)。對(duì)非焊接結(jié)構(gòu)，殘余拉應(yīng)力較小，疲勞壽命不僅與應(yīng)力幅有關(guān)，也與名義應(yīng)力比有關(guān)，為此，該規(guī)范引入折算應(yīng)力幅來(lái)計(jì)算。4、材料種類(lèi)影響作用的比較GB3811-83提出，材料種類(lèi)是影響結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的重要因素之一，對(duì)不同的材料，有不同的許用應(yīng)力基本值。GBJ17-88提出，對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)，當(dāng)其連接構(gòu)造細(xì)節(jié)相同，承受應(yīng)力幅也相同時(shí)，由于鋼種（強(qiáng)度等級(jí)）不同而產(chǎn)生疲勞壽命差別并不顯著，即鋼材的靜力強(qiáng)度對(duì)焊接構(gòu)件和連接的疲勞強(qiáng)度影響不大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可不考慮鋼材靜力等級(jí)的差異。例：計(jì)算一個(gè)十字接頭（焊接）的疲勞強(qiáng)度，焊縫為k型焊縫，設(shè)接頭受到變化的反復(fù)應(yīng)力，經(jīng)分類(lèi)合并成三組，組最大應(yīng)力170N/mm2，r10.5，循環(huán)次數(shù)n12.5105；組260N/mm2，r2-1.0，n21.25105；組330N/mm2，r30，n31.25105解：按GB381183提供的方法計(jì)算：該接頭的壽命比系數(shù)n按下列計(jì)算Kn=niNO5/（）.該接頭的應(yīng)力譜系數(shù)p按下列計(jì)算p（/)mn1+(2/2）mn2+(3/3）mn3（max）mn式中max=，對(duì)結(jié)構(gòu)m=3=r1r,2=r2r,3=r3r,令當(dāng)量的循環(huán)特性r=r1=-0.5,因?yàn)樽畲髴?yīng)力max=，因此=-0.5（-0.5）=1,2=-1-0.5=.3=0-0.5=.則Kp=(/1)mn1/n+（2/2)mn2/n+（3/3)mn3/n.本例焊縫采用型（即對(duì)接）焊縫，則應(yīng)力集中程度為3級(jí)，其疲勞許用應(yīng)力基本值-1NO45N/mm2，根據(jù)rt=5/（3-2r）-1,可求得r=-0.5時(shí)的疲勞許用應(yīng)力-0.5NO=5/(3-2(-0.5)-1NO56.25N/mm2則可驗(yàn)算該接頭是否在有限壽命(n)內(nèi)疲勞破壞-.*-./()75.8mm2在此max=-1mm2-.*=75.8N/mm2，該接頭安全。(2)按GBJ17-88提供的計(jì)算方法計(jì)算本例焊縫采用型（即對(duì)接）焊縫，查GBJ17-88中“疲勞計(jì)算的構(gòu)件和分類(lèi)”屬第類(lèi)，再查得第類(lèi)的n=2次的容許應(yīng)力幅為n=2mm2,。計(jì)算各循環(huán)次數(shù)下的應(yīng)力幅1=(1-r)=l-（-.）(-r)-（-1.0）(-r)-變幅疲勞的等效應(yīng)力幅e(ni(i)/ni)=n1(1)/n+n2(2)/n+n3(3)/n1/=(2.5/././）.e，該接頭疲勞破壞。從兩種規(guī)范計(jì)算方法及結(jié)果可見(jiàn)，規(guī)范GBJ1788中疲勞強(qiáng)度計(jì)算控制得更為嚴(yán)格。