估計(jì)大家經(jīng)常會遇到一個問題，那就是我們在計(jì)算疲勞時要不要考慮壓應(yīng)力？

我們先來看看ASM international（世界上最大的以材料為中心的工程師和科學(xué)家協(xié)會）是怎么說的：疲勞是漸進(jìn)的、局部的、永久性的一種結(jié)構(gòu)變化，這種變化發(fā)生在承受波動的應(yīng)力和應(yīng)變的材料中，這些應(yīng)力和應(yīng)變可能會在足夠數(shù)量的循環(huán)次數(shù)后導(dǎo)致裂紋或斷裂。疲勞斷裂是由循環(huán)應(yīng)力、拉伸應(yīng)力和塑性應(yīng)變?nèi)咄瑫r作用引起的，如果這其中任何一個不存在，則不會產(chǎn)生疲勞裂紋并擴(kuò)展。

循環(huán)應(yīng)力促使了裂紋的產(chǎn)生；拉應(yīng)力促使了裂紋的擴(kuò)展（傳播）。盡管壓應(yīng)力 (compressive stress) 不會導(dǎo)致疲勞，但壓力載荷 (compressive load) 可能會導(dǎo)致疲勞。疲勞過程包括三個階段：初始疲勞損傷導(dǎo)致裂紋成核和裂紋萌生，裂紋逐漸擴(kuò)展直到剩余未破裂的截面變得太弱而無法承受施加的載荷為止，最后剩余截面突然斷裂。

通過上面這個描述我們可以總結(jié)出這么個結(jié)論：單純的壓應(yīng)力并不會對疲勞產(chǎn)生影響，計(jì)算時也是可以忽略的。但需要注意的是，我們講的是壓應(yīng)力，不是壓力載荷，我們不能說你給一個部件施加一個循環(huán)的壓力載荷，它不會發(fā)生疲勞破壞。

有很多研究人員也做過很多的試驗(yàn)研究，也發(fā)現(xiàn)了帶有缺口的試棒在施加循環(huán)壓力載荷下出現(xiàn)了疲勞裂紋，這些裂紋通常只是擴(kuò)展到一個有限小的值（在彈塑性交界處）后便停止了擴(kuò)展。造成裂紋出現(xiàn)并在一定程度內(nèi)的擴(kuò)展的原因，也有很多研究論文，目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為殘留應(yīng)力和加載時缺口尖端處的塑性變形是主要原因。但不論如何，壓應(yīng)力在疲勞分析中不會導(dǎo)致裂紋完全擴(kuò)展至斷裂。

在我們國家的一些鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中也有提到過相應(yīng)的內(nèi)容。比如GB50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》 中的"疲勞計(jì)算及防脆斷設(shè)計(jì)"章節(jié)。其中提到：對非焊接的構(gòu)件和連接，其應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位可不計(jì)算疲勞強(qiáng)度。

但條文中也更明確指出，焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度之所以與應(yīng)力幅密切相關(guān)，本質(zhì)上是由于焊接部位存在較大的殘余拉應(yīng)力，造成名義上受壓應(yīng)力的部位仍舊會疲勞開裂，只是裂紋擴(kuò)展的速度比較緩慢，裂紋擴(kuò)展的長度有限，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到殘余拉應(yīng)力釋放后便會停止。

考慮到疲勞破壞通常發(fā)生在焊接部位，而鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的重要性和受力的復(fù)雜性，一般不容許開裂，因此規(guī)定了僅在非焊接構(gòu)件和連接的條件下，在應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位可不計(jì)算疲勞。

相信大家根據(jù)以上的解釋，會對疲勞分析中壓應(yīng)力的問題有一個大概的了解。不過要提醒大家的是，上面提到的壓應(yīng)力是在整個應(yīng)力循環(huán)過程中都是純壓應(yīng)力才可以。當(dāng)然，在有拉壓的情況下，壓應(yīng)力也會起到延緩裂紋擴(kuò)展的好處。