关于疲劳问题的有限元分析清单

                                                                                                  


1、疲劳破坏的原因及分类
原因：
4 G1 _. c, [7 u# B

• 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
  . l' d! D9 O0 ?: `9 T4 m

分类：
# ^2 a+ n# s& D; c- y

• 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
  / |- \6 M/ [  }2 n4 W

2 l( u/ l+ O) a3 e7 c$ }2、疲劳有限元分析步骤：
3 g. z5 w  ^$ q- b, m/ e

• 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)
  

No finish 不处理（即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响）
+ }9 L" B. R$ R4 w0 \Polished 抛光
5 ^# P+ P( s; E* TGround 磨削
7 K" q+ T, x7 Y3 r$ }0 LGood machined  好的切削表面
Ave machined  一般的切削表面
Poor machined  差的切削表面
Hot rolled 热轧表面
Forged  锻造表面
' S) V% [) G8 X$ E. ]Cast 铸造表面
water corroded  水腐蚀表面
seawater corroded   海水腐蚀表面
6.定义被分析对象表面处理方法(surfacetreatment)
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）
Nitride 渗氮处理
( O" ]# i, t3 i6 e1 a0 uCold rolled 冷轧处理
Shot peened 喷丸处理
7.Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。
8.结果输出
疲劳有限元分析步骤
$ W" S3 K# X5 y$ D$ k' z* p


7 ]9 B/ D. k8 b( ^7 |: \
9 u  z+ H1 S$ M  ~  Z3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
% C) q0 Y; O+ X

• 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）
  

4、应变－寿命曲线（E－N曲线）

• 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）
  , @) p% m* G/ I- S0 |( i

; V2 y& k; ]0 ~7 U% V

. t- u" I4 p* e8 c8 V5 m
5、高周疲劳的分析方法
/ D% v# ?3 O( A& E+ d

• 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。
  ' J2 H0 ~0 F" z( V% B

) S* D1 H; _6 `7 o6、低周疲劳的分析方法
9 }- |! |6 E  f+ I* M0 a4 S

• 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：
  0 |1 C  @  t6 k% |

S-W-T
+ c, d0 r- Y: ?Morrow
8 F7 Y& V8 @6 K' C  `1 X6 NNone
* ~( ]3 F8 U$ l$ i5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
4 s2 m1 M2 s( j0 ~0 u$ D4 g6 KNeuber
Mertens-Dittman
0 X1 ~" ]+ u6 v! J9 kSeeger-Beste
; l* h# F' r5 A. Q7 R
+ X5 ~# E2 h+ L
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感谢！正好用来学习