关于疲劳问题的有限元分析清单

                                                                                                  
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% K  F# k& q6 j" i/ [$ A; E. n! ]4 t1、疲劳破坏的原因及分类
原因：
4 Q! o% t0 @* I" Z$ n# Y

• 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
  ) {# u6 H$ r8 ?8 W2 C

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
  

( G: ?4 u$ e2 E3 h! F! {. i2、疲劳有限元分析步骤：

• 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）
" u1 r& p' \/ w$ \6 p1 s+ vPolished 抛光
) ?1 d% ~$ w; j" uGround 磨削
& `+ g7 r$ g3 G4 i. t9 _Good machined  好的切削表面
+ l$ G; p  _5 N* c/ Q! s7 OAve 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
8 D$ I, K  D& [0 DCast 铸造表面
water corroded  水腐蚀表面
# I! c' ]/ V+ ?9 mseawater 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）
Nitride 渗氮处理
$ [  r# ?& r- K) F5 O5 e3 ~" |Cold 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。
. e  p# F! g) Q0 y( M) y8.结果输出
疲劳有限元分析步骤
  c- o* P5 M! e$ j3 w9 t! N
* B0 x# u8 h  C6 }; {
$ L8 M4 K: x; L$ ]: k. T0 A4 f+ ~1 z

/ ]( ?5 b3 \7 ^% h: W1 g5 L3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
. Q" p9 o. i$ P  j( F% b

• 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）
  

0 @) ^- ^  _% V. D5 c- m

4、应变－寿命曲线（E－N曲线）
0 e+ M( I! O* V% Y' y; E9 `5 n

• 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）
  0 f/ z1 Z; T: {5 Q$ q9 _4 V# N

4 y8 a2 g/ R; _3 n6 a9 M

4 u* P# ?2 S3 H9 S: S5、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。
  

6、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：
  ( H4 W+ j6 L/ |/ G, @) x$ J  J

S-W-T
Morrow
5 k% U" n( _9 w' x2 nNone
5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
Neuber
8 T& U1 m% Z9 k% d$ HMertens-Dittman
. s; F" n# r% H/ p; \+ RSeeger-Beste


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感谢！正好用来学习