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：

• 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
  + [) E( }+ u5 f

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 _4 W* h( X/ A8 @5 R- M

• 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）
Polished 抛光
Ground 磨削
Good machined  好的切削表面
Ave machined  一般的切削表面
" W% p" u' h) W4 ~) ~2 l. `Poor machined  差的切削表面
$ s- b9 Y$ D2 [! [5 V" e" BHot rolled 热轧表面
Forged  锻造表面
Cast 铸造表面
, \' Y+ z: i3 W/ V: r7 s- Zwater corroded  水腐蚀表面
seawater corroded   海水腐蚀表面
( @' d, [- L9 U* l6.定义被分析对象表面处理方法(surfacetreatment)
/ i, D: ]; ?  Z7 h7 H5 |) O2 UNo 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
Cold rolled 冷轧处理
  j; v  K( e& L; ?; O; rShot peened 喷丸处理
* j/ B" Z3 H1 S# g3 x# P! l  q( N7.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
2 ]7 z1 F: g0 C7 k- l



3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
* M9 ?! E0 c- q; u! r. u, \9 }9 |

• 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 B& Q' I2 @" E) j

$ v# S0 O$ y2 k& s& v
: _8 x7 _& Z6 I' b& g5 J
  v& {8 ^1 v/ A4 N
1 R" B+ R+ B, }' m! n( A# |) N' u1 y3 B4、应变－寿命曲线（E－N曲线）
: y: ?7 k. l* F$ C" T5 g2 `7 o

• 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）
  ; r- s! y* t7 t2 r. Q) Z6 r

# {, q  J& W* ]
1 X3 p& f, y/ k: M' k+ R
1 @6 Z$ A# p' @7 |8 E* G; M5、高周疲劳的分析方法

• 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。
  / y' G# U1 Q# W: X( z, u

% ?1 |3 `1 E6 d$ j8 p6、低周疲劳的分析方法

• 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：
  

S-W-T
& H* I/ T$ F  g# U9 l5 S5 [Morrow
/ X; g6 H" t: s2 f& Q7 dNone
5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
Neuber
Mertens-Dittman
Seeger-Beste


/ q9 z0 k" Y. @; B" {/ Z0 J               

感谢！正好用来学习