鋼材在交變荷載(方向、大小循環(huán)變化的力)的反復(fù)作用下，往往在應(yīng)力遠小于其抗拉強度時就發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。實驗證明，鋼材承受的交變應(yīng)力σ越大，則鋼材至斷裂時經(jīng)受的交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N越少，反之越多。當交變應(yīng)力降低至一定值時，鋼材可經(jīng)受交變應(yīng)力循環(huán)達無限次而不發(fā)生疲勞破壞。通常取交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)取某一固定值(例如N=107)時試件不發(fā)生破壞的應(yīng)力值σN作為其疲勞極限。在進行疲勞試驗時，采用的小與應(yīng)力之比ρ叫做疲勞特征值。對于預(yù)應(yīng)力鋼筋通常取0.7～0.85，對于非預(yù)應(yīng)力鋼筋，通常取0.1～0.8.

鋼材的疲勞破壞一般是由拉應(yīng)力引起的，首先在局部開始形成細小裂紋，隨后由于微裂紋尖端的應(yīng)力集中而使其逐漸擴大，直至突然發(fā)生瞬時疲勞斷裂。從斷口可以明顯地區(qū)分出疲勞裂紋擴展區(qū)和瞬時斷裂區(qū)。

一般來說，鋼材的抗拉強度高，其疲勞極限也較高。鋼材的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，成分偏析及其他缺陷是決定其疲勞性能的主要因素。同時，由于疲勞裂紋是在應(yīng)力集中處形成和發(fā)展的，故鋼材的截面變化、表面質(zhì)量及內(nèi)應(yīng)力大小等可能造成應(yīng)力集中的因素都與其疲勞極限有關(guān)。例如鋼筋焊接接頭的卷邊和表面微小的腐蝕缺陷，都可使疲勞極限顯著降低。當疲勞條件與腐蝕環(huán)境同時出現(xiàn)時，可促使局部應(yīng)力集中的出現(xiàn)，大大增加了疲勞破壞的危險性。

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