关于疲劳问题的有限元分析清单

                                                                                                  
. v! }* B$ N) s- i" V5 t# }
5 ^; G+ V$ u/ E/ N% e8 m% j1 ^$ S
( k4 s% Q7 U# J; v' p, O8 s1、疲劳破坏的原因及分类
8 z7 ~$ W% F5 s- K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
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分类：
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• 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
  

$ X8 o) o' e( D- x* T4 k) \. v2、疲劳有限元分析步骤：
1 s+ D8 ?& l" y1 C; h

• 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
3 J2 W) O. v( k3 p: X9 @/ OGround 磨削
; y  U4 s9 ~) G6 @3 r: k! RGood machined  好的切削表面
  a! L) q9 I% |% n0 IAve 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
Cast 铸造表面
4 C6 J6 ^9 g( _$ E/ W6 p& ywater corroded  水腐蚀表面
: d4 s0 G; [, g7 e6 pseawater corroded   海水腐蚀表面
% V: N5 i# p3 `  x! }) B" }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）
2 E* N- `4 h" f# w1 G1 j, h( iNitride 渗氮处理
Cold rolled 冷轧处理
3 b3 u& g2 }  UShot peened 喷丸处理
7 y9 l: r" S! x! r! M7.Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。
6 p0 |% r7 A4 N8.结果输出
' D: j( Y% U7 j! ^5 p" p5 I疲劳有限元分析步骤
9 B! m, p& {$ z, E+ |


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3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
: d6 g' E5 i4 r6 n& D) D

• 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( f, `% f+ w

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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）
  

, C1 a/ _& O; R; n
/ t& q% D( K9 o7 z, T

4 u( h+ f$ [" [% Q  Q$ \2 q5、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。
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& Y# U: ?0 F7 \7 l6、低周疲劳的分析方法
7 o* I0 X1 y5 w$ ^. L: i

• 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：
  + |" K* x7 `; d. d

S-W-T
Morrow
( R/ z7 o, Y: @+ ~9 q5 R) B/ oNone
5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
Neuber
" Y7 H( I, W* K8 Q* |6 ]- mMertens-Dittman
" C& Z  E- ?7 D8 e. R* l4 A/ MSeeger-Beste
0 q9 E: X) n1 T  [$ E4 P
6 y, F& q8 ^' [! L* ]
5 t5 g7 Q4 M8 _0 k4 H               

感谢！正好用来学习