钢结构的钢材在循环荷载(连续反额载)作用下,经过无限次循环,钢材发生破坏的现象,称之为疲劳。疲劳破坏是积累损伤的结果,是由于钢材内部存在缺陷造成的应力集中,循环荷载作用下微观裂纹不断发展形成宏观裂纹引起钢材断裂。钢材的疲劳破坏属于脆性破坏,破坏时截面平均应力小于钢材的屈服强度。
钢结构钢材的疲劳破坏过程经历三个阶段:裂纹的形成,裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂。反复荷载作用下,总会在钢材内部质量薄弱处出现应力集中,个别点上首先出现塑性交形,并硬化而逐渐形成一些微观裂痕,以后裂痕的数量增加并相互连接起来发展成为宏观裂纹,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,当钢材截面削弱到不足以抵抗外荷载时,钢材突然断裂。因此疲劳破坏的,塑性变形极小,没有明显的破坏预兆。
钢结构钢材的疲劳强度主要与构件和连接的内部缺陷、应力集中、残余应力、应力循环次数和应力幅等有关。对于焊接钢结构的疲劳性能主要与应力幅有关,而对于非焊接钢结构结构的疲劳性能则与最大应力、应力比、循环次数相缺门效应有关。