钢构件及其连接总是存在着一些微观裂纹。在循环荷载作用下，构件及连接的微观裂纹不断扩展、有效截面不断被削弱，直至其承载能力不足而致使钢构件断裂破坏，这种破坏称为疲劳破坏。疲劳破坏属脆性破坏，破坏十分突然，几乎以2000m/s的速度断裂，比塑性破坏产生的危害更为严重及危险。

1.疲劳破坏的过程

一般来说，疲劳破坏经历三个阶段：裂纹的形成，裂纹的缓慢扩展和最后迅速断裂。对于钢结构，实际上只有两个阶段，因为结构总会有内在的微小缺陷，这些缺陷本身就起着裂纹的作用。疲劳破坏的起点多数在结构的表面。对非焊接构件，表面上的刻痕、钢皮的凹凸、轧钢缺陷和分层以及焰割边不平整、冲孔壁上的裂纹，都是裂源可能出现的地方。对焊接构件，最经常的裂源出现在焊缝趾处，那里常有焊渣浸入。有些焊接构件疲劳破坏起源于焊缝内部缺陷，如孔、欠焊、夹渣等。但是，如图6-1所示，内部裂纹的作用相当于宽度为其一半表面断纹。因此，疲劳破坏发生在表面的情况居多。疲劳裂纹经历长期的荷载循环，扩展十分缓慢，而脆性断裂不经长期的荷载循环。这是二者的区别。

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图6-1 裂纹尺寸

2.疲劳破坏因素

钢材的疲劳强度由应力集中（或缺口效应）程度和应力循环次数决定。构件截面形状突变所产生的应力集中及钢材中的残余应力，将会使材料的疲劳强度显著降低。实际上，应力集中或残余应力的峰值应力处为双向或三向拉应力场，在循环应力作用下首先出现微观裂纹，而后裂纹逐渐开展形成宏观裂缝，致使构件或连接的有效截面积不断减小。当循环荷载达到一定的循环次数时，因为截面削弱过多不能经受过高应力的作用，构件或连接发生突然断裂，即形成疲劳破坏。