数，不管循环荷载下的名义应力比为何值，焊缝附近的真实应力比也为常数。由此可见，焊缝部位的疲劳寿命主要与??有关。
国内外大量的疲劳试验证明，构件或连接的应力幅??与疲劳寿命n之间呈指数为负数的幂函数关系。如下图所示。对应于某一循环寿命（也成疲劳寿命）n1，就有一个应力幅??1 与之对应，说明在该应力幅值下循环n1次，构件或连接就会发生疲劳破坏。对该曲线关系取对数后，可知lg??和lgn之间在双对数坐标系中成直线关系。考虑到??与n之间的关系曲线系试验回归方程，反映了平均值之间的关系，同时考虑到试验数据的离散性，取平均值减去2倍lgn的标准差（2s）作为疲劳强度的下限值。如果lgn符合正态分布，则构件或连接的疲劳强度的保证率为97.7%，称该虚线上的应力幅为对应某疲劳寿命的容许应力幅
[??]。
图（b）中的虚线延长与横坐标交于lgC点，设改线对纵坐标的斜率为?1/?，则对应疲劳寿命n的容许应力幅可由两个相似三角形的关系求出：
1??lg[?C]lg[?C]?ClgC?lgnlgnC[??]?()1/?n可求得容许应力幅的表达式为：
式中，C、?均为不同构件和连接类别的试验参数。
对不同的构件和连接类型，由于试验数据回归的直线方程各异，其斜率也不尽相同。为了设计方便，规范将各类型的构件和连接，按连接方式，受力特点和疲劳容许应力幅，并适当照顾[??]—n曲线族的等间隔设置，归纳划分为8类，如下页图所示。
由此，可得到常幅疲劳的统一校核准则为：
???[??]
式中，??对焊接部位为应力幅， ????max??min；对非焊接部位为折算应力幅，；?min为????max?0.7?min，?max为计算部位每次应力循环中的最大拉应力（取正值）计算部位每次应力循环中的最小拉应力或压应力（拉为正，压为负）；[??]为常幅疲劳的
容许应力幅，单位为N/mm。
但是，实际结构中作用的交变荷载一般不是常幅循环荷载，而是变幅随机荷载，例如吊车梁和桥梁的荷载。显然变幅疲劳的计算比常幅疲劳的计算复杂很多。如果能够预测出结构在使用寿命期间各级应力幅水平所占频次百分比以及预期寿命（总频次）
2?n所构成的设
i计应力谱，则可以根据Miner线性累积损伤准则，将变幅应力幅折算成常幅等效应力幅??e，然后按常幅疲劳进行校核。计算公式为
??e?[??]
此处不再赘述等效应力幅的计算方法，综合以上各点，对于钢结构而言，疲劳寿命即破坏时应力循环次数与应力幅大小直接相关，可以用破坏时的应力幅来评价钢结构的疲劳强度。因此应力幅是评价钢结构疲劳强度的一个重要的指标。
参考文献
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[2][英]T.R.格内尔，焊接结构的疲劳，机械工业出版社，1998 [3]张耀春 周绪红.钢结构设计原理.高等教育出版社，2004
[4]葛福华.焊接结构疲劳断裂因素分析及应对措施.焊接与切割.机械工人2007年第12期
无限寿命、安全使用寿命、破损-安全等疲劳设计思想的基本要义？
答：疲劳与断裂是引起工程结构和构件失效的最主要的原因。在进入 21 世纪的今天，人们对传统强度（静载荷、无缺陷材料的强度）的认识已相当深刻，工程中强度设计的实践经验和积累也十分丰富，对于传统强度的控制能力也大大增强。因此，疲劳与断裂引起的失效在工程失效中越来越突出。19 世纪中叶以来，人们为认识和控制疲劳破坏进行了不懈的努力，在疲劳现象的观察、疲劳机理的认识、疲劳规律的研究、疲劳寿命预测和抗疲劳设计技术的发展等方面都积累了丰富的知识，提出了各种抗疲劳设计的方法。
1、无限寿命设计
早期评定疲劳强度特性的方法，是在一定的外加交变应力S下，测定光滑试件或缺口试件的破坏循环次数n，从而得到在一定应力比下的S-n曲线。一般来说，黑色金属如钢和铁
67的S-n曲线有一条水平渐进线，转变点大致在10-10次循环之间，通常认为，只要经过107次循环不破坏，它就可以承受无限次循环，与此水平渐近线相对应的应力成为疲劳极限。
无限寿命设计通常就是在这种方法得到的S-n曲线进行构件设计的，他把构件的许用应力设计在疲劳极限以下，也就是保证构件所受的最大应力不超过构件的疲劳极限或长寿命疲劳强度，这样构件当然也就不会发生疲劳破坏。这种设计常常造成结构过于笨重，目前已很少有人采用它了，但在需要经历无限次循环的构件中，如发动机气缸阀门、顶杆、弹簧、长期频繁运行的轮轴等，无限寿命设计仍是一种简单而合理的方法。
对于无裂纹构件，控制其应力水平使其小于疲劳持久极Sf限，则不萌生疲劳裂纹。于是，无限寿命设计条件为：
20世纪60年代研究裂纹扩展的结果指出，裂纹扩展的控制参量—应力强度因子幅度也存在着一个门槛值?Kth。对于已有裂纹存在的构件，控制其应力强度因子，使其小于门槛值，则虽有裂纹但不扩展，也可实现无限寿命设计。裂纹不扩展的条件是：
S ?K?f???a??Kth f—几何修正系数，是构件几何与裂纹尺寸的函数，中心裂纹，f=1，边缘裂纹，f=1.2； ??—循环应力幅，Mpa； a— 裂纹长度，m。 2、安全使用寿命设计 从无限寿命设计思想上发展起来的安全使用寿命设计，也是依据实验中得到的S-n曲线来进行设计的。这种安全寿命设计思想初期的观点是保证所设计的构件在规定的安全寿命期间不出现疲劳裂纹，现在的观点则是保证承力构件在不进行检查和维修的条件下，在规定的安全寿命期间因疲劳而破坏的可能性极小，这种设计方法较为经济实用，在土木工程领域得到广泛采用。 这种设计思想的安全可靠是用分散系数来保证的，因为我们知道，零件构件的强度是随着使用中损伤的增加而逐渐下降的，当强度下降到与它的载荷相等时，也就到总寿命，所以，安全寿命又可定义为：安全寿命=总寿命/分散系数，根据经验，分散系数一般取2-4。 安全使用寿命设计是确保结构在规定的使用寿命期不发生疲劳破坏，设计和寿命计算的基本依据，是材料或结构的S-n曲线，设计的重点是疲劳裂纹形成阶段的寿命，一切提高裂纹形成寿命的方法，也就是一切提高疲劳抗力的方法都要尽量在安全使用寿命设计中加以采用。在1945年， M.A.Miner 提出了变幅载荷作用下的疲劳损伤累积方法和判据，变幅载荷作用下的疲劳寿命预测成为可能，使构件在有限长设计寿命内，不发生疲劳破坏。 设构件在应力水平 Si 作用下，经受了 ni次循环，在 k 个应力水平作用下，其总的损伤为： kkD??Di??11niNi其中ni为各应力幅水平??i所对应的循环次数，相对应的疲劳寿命为Ni。 若在设计使用寿命内的总损伤D<1，构件便不会发生破坏。大量试验研究结果表明，D的取值范围为0.3—3。这种分散性除受材料疲劳性能本身分散性的影响外，主要是来自载荷的次数效应。载荷谱中，高低载荷的作用次序和排列形式，对疲劳寿命是有影响的。因此，在实际应用时，必须考虑到足够的安全储备。设计时，时构件的重要程度及其疲劳分析的可 靠性，一般取D值为0.1—0.5。 3、破损-安全设计 随着现代工业的飞速发展，特别是飞机、火箭、船舶、运载工具等的飞速发展，以及第二次世界大战以来疲劳破坏事故的大量涌现，对疲劳设计的安全可靠性方面提出越来越高的要求。破损-安全设计思想就是在这个基础上发展起来的另一新的设计思想。 破损-安全设计思想的实质是，结构在规定的使用年限中，允许产生疲劳裂纹，并允许疲劳裂纹扩展，但其剩余强度应大于限制载荷，并通过定期检查及修理等办法，修复结构，延长其使用寿命。维修周期一般规定为：检修周期小于等于剩余寿命除以分散系数。 这种设计思想必须具备有完整的修理网，大量的修复工作和严格的维修制度。破损-安全设计的最基本任务是如何延长疲劳损伤的可检测阶段，一般采取以下几个措施： 1）所选的材料与应力水平应保证裂纹扩展速率很低，在出现裂纹后仍有足够的剩余强度，不致立即破坏。 2）采用复式结构，当一结构破坏后，另一结构尚能在一段时间内维持正常使用。 3）采用多途径传力，并在各传力路线上安装止裂装置，在裂纹出现后，只能扩展到止裂装置处，使结构尚能经另一传力路线支承载荷，保证正常使用。 4）使用后缓结构，当一主结构破坏时，另一平时不受载的构件参加承载，为了减轻重量，后一结构往往设计得比较弱，但因为它平时不受载，未经过疲劳损伤，故尚能维持一段时间。 5）在细节设计中，应保证危险区及危险件易于检查、维修和更换。 破损-安全设计思想的重点放在疲劳裂纹扩展阶段，它要求在结构破坏之前能够把裂纹构件检查并替换下来，结构所要求的性质是疲劳裂纹扩展缓慢，静强度对疲劳裂纹的存在不敏感，结构具有开敞性和易于检查，尽可能采用多路传力以保证结构的安全使用，寿命计算主要依据材料的疲劳裂纹扩展特性。 参考文献 [1]陈绍蕃.钢结构设计原理[M].科学出版社，2000 [2][英]T.R.格内尔，焊接结构的疲劳，机械工业出版社，1998 [3]张耀春 周绪红.钢结构设计原理.高等教育出版社，2004 [4]魏伟 于国红.疲劳设计方法简介.化学工程与装备，2009年第12期 [5]傅惠民 高镇同 何志敏.无限寿命可靠性分析方法.北京航空航天大学学报.1991年第二期 [6]文峰 冯星梅 史永吉.疲劳设计方法的发展及安全性概念.第九次全国焊接会议论文集 [7]曾春华.疲劳设计方法的进展.力学进展.1988年第二期