关于疲劳问题的有限元分析清单

                                                                                                  
$ s) Y4 U; f# s
3 j' R) }7 D+ Z5 _) P, S6 y0 k
1、疲劳破坏的原因及分类
6 C9 _5 E, S3 N8 B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
  9 {4 r: }, A) E  o+ B

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
  & q* n# B- {2 ?8 H9 z1 N

2、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)
  8 G$ M  d- o) A3 N, {* G4 d# M3 V, O

No finish 不处理（即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响）
, b. p: M2 r# m# z. s7 R6 ^- uPolished 抛光
2 V" M$ H9 V0 t9 `/ u- oGround 磨削
Good machined  好的切削表面
Ave machined  一般的切削表面
% A6 ]" ]" Q& \5 [$ x6 a8 q. ?Poor machined  差的切削表面
Hot rolled 热轧表面
Forged  锻造表面
* \, w/ a: c. N* m- n; ?* `, ZCast 铸造表面
water corroded  水腐蚀表面
% g* t+ U+ R' ?0 b7 ?9 sseawater corroded   海水腐蚀表面
) m  P& |5 J% |9 w: X  e7 K" O6.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
Cold rolled 冷轧处理
* M2 i. o3 y" \Shot peened 喷丸处理
( \. s) b$ J# b7.Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。
8.结果输出
$ P  M) J2 q' q! R疲劳有限元分析步骤
) d) R: V8 E0 C! k



3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
# B) e1 Y: G5 m# ^, R4 H2 \4 c) N

• 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）
  ) G2 S8 o6 v+ ~

9 W* s8 k. z. D8 ?+ _% B6 u
( P7 ]# C9 G0 W% I; |* R4、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）
  * J3 D$ C  N# p# W( G- W

5、高周疲劳的分析方法
! \" k4 B* j. U/ c. V

• 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。
  * I( F) p! G1 x7 I

6、低周疲劳的分析方法
: k! ?- E  b1 U5 U5 M, }$ ^

• 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
1 I$ I0 O, I& lNone
1 |1 ]6 S  I/ Y5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
$ B/ t3 P( s7 p( F/ `5 dNeuber
4 {0 d, F+ W" s' ^Mertens-Dittman
5 ]9 }: V4 V- ^+ JSeeger-Beste
. s/ L& m% m: S' Z* h& D) u

               

感谢！正好用来学习