纤维筋棒及其增强混凝土结构的疲劳破坏研究

深入研究了拉伸进程中，纤维筋棒的夹持方法，研究出了一种新的实用的锚固方法，并成功地完成了纤维筋棒的拉伸试验，了解了破坏机理。同时，从理论上用细观的方法研究了纤维筋棒的破坏机理，提出了研究纤维应力集中的载荷距离加权局部分配法则和破坏柱元的概念，并用统计的方法建立了纤维筋棒的破坏准则，计算结果与试验结果一致。

由疲劳的概念可知，疲劳破坏具有下列几个方面的特点:

疲劳破坏扰动应力作用

扰动应力是指随着时间发生变化的应力，也称为扰动载荷，载荷可以是力、应变、位移等等。

疲劳载荷的分类如图1所示。一个载荷谱在一个确定的时间间隔内呈现规律性的、相等幅频的重复称为周期，此类具有周期性交变特征的载荷称作循环载荷。

疲劳破坏明显的局部性

疲劳破坏往往产生于局部，局部性是疲劳失效的重要特征。因此，注意研究零部件的细节，尤其是应力应变集中处，尽力减小应力集中的发生，对提高零部件工作质量，延长构件寿命具有积极意义。

疲劳破坏一个发展过程

疲劳破坏是一个发展的过程。单就零部件疲劳破坏形式之一的断裂来讲，由疲劳裂纹产生到疲劳裂纹扩展，直至最后发生断裂，这是一个疲劳损伤逐步累积的过程。由此可引出疲劳寿命的概念，疲劳寿命指的是疲累损伤累积过程中零部件所经历的时间，或者说载荷循环次数。

任何材料都会发生疲劳破坏，因此在设计零部件及工程结构等时必须考虑到材料遭受疲劳破坏的时限，以免造成不必要的财产损失和人身伤亡事故。

对于钢材，在疲劳破坏之前并没有明显的变形，是一种突然发生的断裂，断口平直，属于反复荷载作用下的脆性破坏。

在荷载反复作用下，结构构件母材和连接缺陷处或应力集中部位形成微细的疲劳裂纹，并逐渐扩展以至最后断裂的现象。它是一个累积损伤过程。结构细部构造、连接型式、应力循环次数、最大应力值和应力变化幅度(应力幅)是影响结构疲劳破坏的主要因素。疲劳破坏往往发生在名义应力小于材料抗拉强度甚至屈服点的情况。根据应力循环次数的范围，疲劳破坏分成低周疲劳和高周疲劳二大类。

疲劳破坏疲劳

材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。根据循环荷载的幅值和频率，疲劳可以分为等幅疲劳、变幅疲劳和随机疲劳;根据材料破坏前所经历的循环次数(即寿命)以及疲劳荷载的应力水平，疲劳又可以分为高周疲劳、低周疲劳和亚临界疲劳。

疲劳破坏疲劳寿命

疲劳破坏时所经历的应力、应变循环次数。

疲劳破坏疲劳极限

指定基数下的中值疲劳强度，对当循环基数为其他值时，称为该循环基数下的条件疲劳极限，有时简称为该循环基数下的疲劳强度。

疲劳破坏疲劳累积损伤

谱荷载下疲劳损伤的积累。线性损伤时常用循环比的和表示，即D= ΣCi，其中Ci为第i级应力水平下的循环比。

疲劳破坏疲劳破坏准则

疲劳破坏时应力空间或应变空间破坏包络面的数学表达式。可供工程中疲劳计算分析时使用，但它不解决对疲劳破坏的物理和力学机理的认识。