关于疲劳问题的有限元分析清单

                                                                                                  

- l' A4 [% I3 d6 f
' ^. M2 _, L0 G' u  B. k0 n) _1、疲劳破坏的原因及分类
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
  

分类：

• 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
  

2、疲劳有限元分析步骤：
3 x( m/ m' D6 U( b

• 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)
  & X9 ~0 U1 M3 ]+ _8 `8 i7 ]

No finish 不处理（即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响）
" F) J% v/ R0 G% H, ~8 R+ nPolished 抛光
& a3 D( C; E6 aGround 磨削
4 g1 L1 O4 @. e/ aGood machined  好的切削表面
Ave machined  一般的切削表面
& @9 M' X$ T* i* fPoor machined  差的切削表面
0 C. P6 [* ^! J( t/ ~; HHot rolled 热轧表面
Forged  锻造表面
Cast 铸造表面
water corroded  水腐蚀表面
seawater corroded   海水腐蚀表面
8 c) x0 k# ]/ @' j/ z6.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
5 N( |1 \5 [: D' m1 gCold rolled 冷轧处理
; C& z( t% o! {- T1 CShot 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
9 Y+ `8 ^. l5 v3 W% D. k+ G疲劳有限元分析步骤
5 R; U. e2 N8 N5 y! v3 C# D! ~4 W
  A6 k* g$ Z8 ^. S3 ~1 ]  e
6 \* f) ^. K1 }# a/ {! }' d9 x% c

' q4 {" |, z4 S3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
0 e) |+ W. C! f, @/ j5 h

• 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）
  

8 s) c% p3 E+ Y. H: O

* `) ?- y% Z5 L  J
, I3 B, X+ T$ f) Q- L( n5 O2 D4、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）
  

+ H7 u  k) `: ~
" b, j- T( x  e# L  C
6 f# W/ m2 h0 Z; |5 d
5、高周疲劳的分析方法
$ ]# B  [! W* H7 T) G% w0 q4 o

• 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。
  

5 c9 Q' V6 V, _% b; `, u6、低周疲劳的分析方法
% c4 A7 a0 {& k3 `' B" 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：
  ; I' L/ V4 L6 ?/ f5 D4 B

S-W-T
Morrow
None
5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
( ?  v" R$ k1 cNeuber
Mertens-Dittman
: M3 {2 G( N0 c, NSeeger-Beste


               

感谢！正好用来学习