/ O ]1 s" @5 o( s( |" S! V
$ E7 L% L" `( H' r* @6 Z% d' }% z/ {, F1 T
1、疲劳破坏的原因及分类
: A2 {% l( Z& u; K原因：
/ m* ]7 A( M0 [- e' `- 应力波动引起的机械疲劳
- 循环载荷同高温联合作用引起的蠕变疲劳
- 循环受载部件的温度变动引起的热机械疲劳
- 零件之间的滑动和滚动接触相结合产生的接触疲劳
- C9 t; ?$ C8 m% g
分类：. J. s' \" q$ }/ U ~1 ?, b
- 高周疲劳(high circle fatigue)：循环次数≥104周次
- 低周疲劳(low circle fatigue) ：循环次数≤104周次
* w' N/ c2 `" t: z9 o
& X# i* r+ N `% W2、疲劳有限元分析步骤：# ~2 S$ \; r2 X+ }5 |
- 通过静力学方法分析对象的应力分布；将计算的结果导入到fatigue分析模块；
- 定义疲劳分析的应力/应变的类型(一般选择Max. Abs. Principal，即主应力/应变绝对值的最大值)；对应了S－N曲线中的应力S或者E－N曲线中的应变。
- 输入载荷信息，即将第1步的计算结果导入；定义一个周期时间内的动载荷。
- 输入材料的S－N或者E－N曲线
- 定义被分析对象表面粗糙度(surface finish)
3 D* ]' ?0 }; P
No finish 不处理（即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响）
1 b" m5 D, K5 _, @! Q6 r+ Y9 bPolished 抛光
o+ I1 r+ e- B) d, OGround 磨削5 r4 c+ _4 z, I4 z+ o$ o( c. K) o
Good machined 好的切削表面
3 Z" T0 Y' q0 h5 d z _( I) F/ l& vAve machined 一般的切削表面" ~4 e0 W0 ~) z* u, V
Poor machined 差的切削表面0 @0 R" f4 r; L( ]% D/ D5 ~2 B) a. P
Hot rolled 热轧表面 z1 D" c8 @: |
Forged 锻造表面
& i7 }0 A$ F w/ j4 n$ kCast 铸造表面
$ I' l! `" G* ~& W# _% uwater corroded 水腐蚀表面& z: a4 Z/ a. D4 [: T! s+ O
seawater corroded 海水腐蚀表面 ?0 P5 f; v8 V _
6.定义被分析对象表面处理方法(surfacetreatment)$ }% p' l' I! m9 \8 ?% I" k
No treatment 没有表面处理（即不考虑表面处理方式对裂纹扩展的影响）
/ b v4 U' b, w" J* @Nitride 渗氮处理) d: N! X n) k, }+ d2 r4 _
Cold rolled 冷轧处理- c7 l. W; s1 K& c# v
Shot peened 喷丸处理
) P* S U3 v1 N* v5 f( k9 m$ ?* m p7.Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。
3 h r, d; z' G) N/ Y* E8.结果输出4 t s# I# L2 ?
疲劳有限元分析步骤% z9 Y- l; m5 T
) X8 r! H. h7 S5 U' S* q7 h
% f6 V+ x* ] q) T
9 `! S0 s1 m1 d2 i8 W( b1 C2 t
* c* v; J7 [1 [( f& r( z
3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
+ v8 D& w2 I8 c- S－N曲线的横坐标为循环次数N(number)，纵坐标为单轴应力S(stress)；所以S－N曲线称为应力－寿命曲线。
- 试验方法为：给试件施加单向载荷，使试件内部产生有规律的循环载荷(如正弦)；当试件失效时，记录载荷的循环次数N；从大到小改变S值，得到不同的N值，对数据进行概率统计分析后即可建立S－N曲线。
- 应力－寿命曲线（S－N曲线）
- t; R4 U* a$ Y0 L2 c w: q
9 g' K* X, K) k; |9 d+ a( F( {
$ o5 S4 a& l/ e
7 M" p" R- O5 J) ~
; P( E& K; A+ F Y4、应变－寿命曲线（E－N曲线）
5 N% h0 C' C3 L2 L0 C" D- E－N曲线的横坐标为循环次数N(number)，纵坐标为应变E(strain)。所以E－N曲线也称为应变－寿命曲线。
- E－N曲线的纵坐标也可以是“剩余强度”，所谓剩余强度(residual strength)指含裂纹材料的静承载能力。
- 试验方法为：与S－N曲线相比，E－N曲线试验时测量的是应变或剩余强度。
- 应变－寿命曲线（E－N曲线）- V( [2 i2 i( B: j7 m4 D7 D
/ E" i2 G. g) t* e$ g5 K
' g j2 g! u% a: e) Y
7 {9 v* B. t. ?+ e5 p, @+ @, \) F- L, o5 S
5、高周疲劳的分析方法
# S7 [- k" f* @) ^- 假设零件只发生弹性变形，所以零件的应力幅值不大。
- 高周疲劳可以使用S－N曲线，也可以使用E－N曲线。
- 可以考虑裂纹导致的疲劳，也可以不考虑。
- 作为较简单的分析，发生高周疲劳的零件寿命一般很长或者有无限寿命，所以高周疲劳分析也称为全寿命分析。 V+ W, \; |5 U7 ]& C
, y6 A0 K0 Y* \6 |! m$ M4 g
6、低周疲劳的分析方法
% E- l- c9 _$ p1 x4 `4 h- 在循环次数较少(低周)的情况下如果会产生疲劳破坏，一般零件受到的应力较大。
- 低周疲劳使用E－N曲线，一般不使用S－N曲线，因为在低周疲劳时应力－应变不是线性的，即通过线性关系由应力推导出的应变是不准确的。
- 必须考虑裂纹对疲劳的影响，所以低周疲劳分析也称为初始裂纹法(Crack Initiation )。
- 分析方法有：- n/ [$ C) R% U9 V Q
S-W-T+ C+ `" ^% q" i0 Z
Morrow3 u3 K: u F3 w
None% J! p* m+ f% u: Z$ s5 u; g$ w
5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
6 N6 }4 g1 G# B5 V4 R2 d3 g) SNeuber9 P0 x% e3 P, Z+ @9 q/ S8 J- u
Mertens-Dittman; j& h0 y0 J9 L2 z/ L) y
Seeger-Beste6 Y+ L% v, I0 q) X) s
6 Y6 j% A E1 D' P e1 X/ h/ s
6 Z8 E: H5 V( o; M) ]0 q |
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
