关于疲劳问题的有限元分析清单

                                                                                                  


9 f8 `" i# r$ e9 o6 o1、疲劳破坏的原因及分类
原因：
) W& e7 i) @! V+ X: |: @1 J

• 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：

• 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
  + C8 z  S- q% N3 n' y- 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)
  ( @6 ]# r/ `4 X$ L7 G5 C

No finish 不处理（即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响）
' ?0 e7 t& H( z/ MPolished 抛光
Ground 磨削
0 y) U. H6 X) b- L6 ~  U7 c1 QGood machined  好的切削表面
Ave machined  一般的切削表面
% ?2 w* `  ]2 D% wPoor machined  差的切削表面
7 V* e6 Q+ d( W& ^+ D' {Hot rolled 热轧表面
8 Z: C) {6 W9 r! D; k* mForged  锻造表面
Cast 铸造表面
water corroded  水腐蚀表面
seawater 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）
' c' e( Q; [. @! `8 ]Nitride 渗氮处理
; j' F' o4 a$ i3 nCold rolled 冷轧处理
: ~, i3 J: }$ Y$ r' mShot peened 喷丸处理
" }! G# x* s* G2 ~# h5 A0 M7.Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。
/ U* f3 E4 Y9 {0 y; l$ ~# ~; w8.结果输出
疲劳有限元分析步骤
! }6 {: E3 W# P0 @; A* e- g
- A3 b$ }6 [; o' i. g
' l7 {) k5 M3 C3 g6 R) F
2 n1 N8 @2 b* q$ U) W/ s5 O* O
3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
+ o; S$ t, _2 {( N. v/ h

• 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）
  

( r8 ^0 X) k; Q: X, l* Z
+ t4 p  s+ D, M. `

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）
  

% k3 E" H' f- \" g  E
, ?! G) C* \& \  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。
  

2 s& J( Z7 o8 P0 l1 `6、低周疲劳的分析方法
$ `5 n: h1 P! m8 k" o

• 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
& d5 o; Y5 d* ?Morrow
None
& U3 d% a; g# P5 k/ p$ S5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
2 ?5 ?9 ~$ S8 K  l, mNeuber
Mertens-Dittman
Seeger-Beste
; Y. q6 f# l/ r5 C

2 d5 }" s; s6 `+ _# R0 w8 k               

感谢！正好用来学习