随着中国钢结构项目数量和规模的逐步增加,关于钢结构相应的安全问题也越来越受到人们的关注。环境作用将改变钢铁的材料特性,再考虑到永久荷载和可变荷载的作用,疲劳损伤在材料中逐步累积,钢结构体系的机械性能逐渐降低,从而削弱结构极限状态的抗力,造成事故的发生。本文通过理论建模和试验分析,研究了被广泛应用于我国钢结构中Q345钢材的疲劳性能,主要内容如下:(1)不完全数据“单点-成组法”曲线方程以改进“单点-成组法”的建模方法为基础,结合不完全数据分析方法,建立了疲劳寿命服从正态分布的三参数S-N曲线表达式,利用不完全数据“单点-成组法”建立相应的P-S-N曲线和γ-P-S-N曲线表达式,并给出了对应的实现算法,然后利用公开的直升机疲劳寿命数据,对给出的寿命数据进行了三种不完全的假设,对比了由完全寿命和不完全寿命计算得出的S-N曲线参数值,最后利用计算得到的S-N曲线参数,建立了相应的S-N曲线模型,验证了不完全数据“单点-成组法”的正确性和有效性,为后续疲劳试验的开展及疲劳寿命S-N模型的建立提供了理论基础。(2)Q345钢材疲劳试验研究在实验室环境对试件分别进行高温冷却和腐蚀处理,对不同情况的试件进行了拉伸试验,获得了试件的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能参数,再对Q345钢材试件了进行应力控制的疲劳试验,通过与常温无腐蚀试件的滞回曲线进行对比,分析高温冷却和腐蚀对其刚度变化、损伤累积及变形行为的影响,然后通过肉眼观察试件的疲劳断口,对比各试件宏观断口的疲劳源、疲劳扩展区和疲劳瞬断区的宏观特征和面积变化,再通过光学电镜和扫描电镜观察了Q345钢在不同情况下的疲劳微观特征,通过与常温无腐蚀试件的断口形貌进行对比,分析了高温冷却和腐蚀对试件疲劳断口的影响。(3)疲劳应力-寿命模型对高温冷却及腐蚀的成组部分的疲劳寿命进行了方差分析,研究疲劳寿命长短和离散型的变化,然后结合理论计算方法和所有疲劳试验寿命数据,计算出常温无腐蚀、高温冷却后以及腐蚀后Q345钢材的材料性能参数,给出相应的S-N曲线方程,建立相应的P-S-N曲线和γ-P-S-N曲线模型,基于建立的曲线模型,分析各试件随可靠度P和置信水平γ变化的规律,然后对比Q345钢材在不同情况下的疲劳寿命差异,分析高温冷却和腐蚀对Q345钢材疲劳寿命的影响规律。