关于疲劳问题的有限元分析清单

                                                                                                  
7 Q% S8 t- B; f8 E2 v$ t  f% n* y
  z3 P3 w6 w$ Y" X$ d# q
$ n% J) M8 ?: o3 [6 C1、疲劳破坏的原因及分类
( X( A, U/ t- n/ Z, n' }; _( p) t原因：

• 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
  ! r$ ^; ^7 d* F- z  T/ A

分类：
- a4 W$ g, K3 S

• 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
  # g; Q' @. }$ N2 I

, O' C$ j$ u) q3 B* u' i! c2、疲劳有限元分析步骤：
/ U* C2 e$ p% h; x: ?# S5 S, F" M4 j

• 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）
! D6 N2 {/ L8 t; M* a0 H) HPolished 抛光
Ground 磨削
. Z: b/ c1 J5 f$ X$ u. k9 }1 OGood 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
* q1 K0 ^- \4 P) P) ~& XForged  锻造表面
- s9 i9 a& f+ Q* H% Q3 `$ L# fCast 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）
: r2 J5 p$ ?- E0 g& P& dNitride 渗氮处理
4 t# x: Z8 E0 W& m, t1 Z& w. xCold rolled 冷轧处理
Shot peened 喷丸处理
8 U8 d* h" Z2 b, T6 K. k7.Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。
0 |' C9 U' L8 o0 W2 n/ I# e" V  o8.结果输出
4 ^9 M3 B% R/ m6 M. ]疲劳有限元分析步骤



8 O* e3 q/ W1 J, l5 P1 E5 V
3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
1 ^5 |9 a) p/ O- i* d- k4 w

• 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）
  

2 l! y1 l; u& O) T3 M+ Y+ t& c) S3 h
4、应变－寿命曲线（E－N曲线）
7 y$ ~; I+ O9 g8 |

• 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）
    }9 M& r/ M* }; Q1 o) K

3 y( l% f+ |" j
5 S3 {8 x5 ]9 s, @

. s2 @' ~# N+ ]1 |/ m" o5、高周疲劳的分析方法
  K; c! N+ u( {4 @8 L8 V* v

• 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。
  

# x! H/ Y- P7 m+ `# l6、低周疲劳的分析方法
- [% {4 \+ ?* x# [: q

• 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：
  + z9 G2 u2 A  [' U6 r

S-W-T
Morrow
: ?& g9 V; d; P+ w8 m/ ]None
8 X% p" h' P, w" ^* \( z& x5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
" ~$ d  k1 x+ z% }Neuber
Mertens-Dittman
Seeger-Beste

: f- ~% E2 K+ n# W, a
               

感谢！正好用来学习