关于疲劳问题的有限元分析清单

                                                                                                  
% K- N& I) N, N# J# O- O% y

1、疲劳破坏的原因及分类
原因：
' z' W( e8 |" v# b* f# A9 g% p8 N8 B- _5 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
  

分类：
3 [7 h  S5 Z: x2 t/ Q

• 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
  

" m7 w' N6 p5 ?2、疲劳有限元分析步骤：
( t9 y0 A' l' v# D, t& ]# o

• 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
8 d/ N+ y! B7 B2 ^. K  u0 @7 B- pAve machined  一般的切削表面
- U2 u. `6 J  r0 e( r* DPoor machined  差的切削表面
Hot rolled 热轧表面
Forged  锻造表面
Cast 铸造表面
7 [1 O# D; T/ O: T. E# W# v5 B8 pwater corroded  水腐蚀表面
! {4 K# j: J! v( O# pseawater corroded   海水腐蚀表面
6.定义被分析对象表面处理方法(surfacetreatment)
. U0 F! P8 C+ \& C) s3 C/ |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
. j( T5 C5 C2 S$ G2 TCold 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。
2 j* B7 H' ~! @& G% H0 p8.结果输出
疲劳有限元分析步骤



  D5 p4 J1 _6 `: e8 ?- d3 H# J
' P* p( g  |- `+ K3、应力－寿命曲线（S－N曲线）

• 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）
  

+ t, T/ s9 C6 W  t. t- N

$ a& A% N4 J9 I) \2 c! q
% E4 m* e+ c# T1 @) @4、应变－寿命曲线（E－N曲线）
  e% M4 Y) A/ j, G% |& p. k0 S, j) g

• 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）
  4 {0 {$ X! X4 b: }

" s$ T& d) H- M7 |1 O8 e
" g. H1 }9 H! e+ \
5、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。
  3 _2 g+ H- g- p$ B4 O# a3 A

1 W: O" ~( t% ?; h6、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
Morrow
None
$ n: B2 _( b4 E+ l5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
& N$ N/ T  `. q) t" yNeuber
Mertens-Dittman
Seeger-Beste


6 B* T8 d$ k+ @: @6 x; k               

感谢！正好用来学习