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- G; S9 y! l* [, k, w/ Y2 _$ [
6 k: W/ a9 D- r. e7 u/ {1、疲劳破坏的原因及分类0 r W! f( y* X8 \; a) n0 `
原因：
& M% r& s* L) S5 r0 [- 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
# g) T1 ^. F$ L# K/ C8 e
分类：: o3 P4 }$ t; K7 R7 w
- 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 [% ^- L- H9 _6 Z8 n, j# F) H. v
0 u6 Q, g/ y* a0 }) v! l# C* z
2、疲劳有限元分析步骤：3 G. X6 t& {( T- F! }8 Y) N% f
- 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)
+ b X# r8 j- Q
No finish 不处理（即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响）6 Q' O5 _6 ]0 ?9 `2 l6 L
Polished 抛光
3 n1 b! B! S1 j5 pGround 磨削
( I& a2 H) D1 q$ a+ l9 R$ N" SGood machined 好的切削表面/ r4 g/ @" m: v2 }
Ave machined 一般的切削表面
7 E7 `/ f3 W8 B& D+ M4 g9 TPoor machined 差的切削表面
) B; ?$ ?7 x6 u, LHot rolled 热轧表面
8 e! S) T8 R0 f* O) v% RForged 锻造表面8 E6 D0 ]: Z7 s( K$ t' D
Cast 铸造表面. ~+ q" b: ~2 N+ ^% l
water corroded 水腐蚀表面; N8 } j) s$ T0 x, p: } \
seawater corroded 海水腐蚀表面
5 v, d- A! D; I5 k' L- Q. c& s6.定义被分析对象表面处理方法(surfacetreatment)
4 _& g1 M: u$ E0 ` MNo 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）
/ P8 l( E; X5 o+ W! b, ENitride 渗氮处理! U' h% x6 K4 j! B Q- [
Cold rolled 冷轧处理
, ^( l! o; ]% J5 TShot peened 喷丸处理
/ ~5 C& J8 E; e, b7.Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。
5 K+ S$ R+ v* x3 M9 {8.结果输出" W7 G9 u- t5 _" W$ h4 C& q
疲劳有限元分析步骤6 O4 W p4 j, u1 i
. ~/ m4 Y+ q1 v4 w( I
! o3 b4 I' S; N( T5 ?4 F
( M' m/ ^* A1 v R4 `
2 d% w. D% @$ g$ _" l4 ^) X" i; n* G n3、应力－寿命曲线（S－N曲线）/ f1 u. p: k$ N
- 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）
/ \; ~7 J: A" K, f$ }
_6 B! j) o1 D/ {
7 V$ J' @0 N; O& E/ C) h& z
6 @: b0 v5 ?* r9 I' {
9 `( y0 W% ^* C# t- I L4、应变－寿命曲线（E－N曲线）: W6 m2 ~ A t4 S% m
- 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）
" M% a( {( ~1 U' S- [
$ r/ D# k. W' V2 P" K. n+ F
, i7 V( o' S @) A- z* J
# H; N. p( N* u0 T( o/ R0 ?
# K7 I/ |0 q" k6 O8 E2 _, J5、高周疲劳的分析方法) i' ~9 U1 G J: X: E! }* V0 E
- 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$ f' N m! x) N
6 d( E# l/ z9 Z6 G5 w9 ] k
6、低周疲劳的分析方法
, l5 N' {0 d3 n0 {- 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：% h I& V5 p2 E+ l9 [& u' W9 [$ v' T
S-W-T- A! g7 L0 ?6 v, G
Morrow
: H+ q0 F$ M8 q. @None+ i! M: r0 V" O# B: }/ X O
5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):, \9 k3 i) _2 [
Neuber& B2 f( u5 B: P6 S
Mertens-Dittman/ p; _7 ^3 `4 P# |: I
Seeger-Beste
3 f: ]- J: u5 C+ Y m9 C' X+ m( o3 }, t! w+ G
H" m- t8 w5 P3 P% J
|
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
