关于疲劳问题的有限元分析清单

                                                                                                  
7 W, |/ ]" @- h/ e! C) c
0 K% U: w  S& |% i. T1 g+ a8 M9 Q
6 g( c: x4 m% Z) |1 ]1、疲劳破坏的原因及分类
/ V/ P. A+ R! G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
  

分类：
3 n# J9 p0 [" F

• 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
  

& @9 P! I+ v" H. {- t) Q  A9 G3 {2、疲劳有限元分析步骤：
6 g; E" _/ P6 @4 C9 l8 b

• 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)
  , y, P+ h9 t) L" _* o8 u" Y  q

No finish 不处理（即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响）
* b8 U  ?8 K8 R; @( [) FPolished 抛光
9 }9 [: [% v% `$ N* L- E0 c. a2 |  DGround 磨削
Good machined  好的切削表面
; Q5 Q1 \( L8 l9 N9 k+ JAve machined  一般的切削表面
Poor machined  差的切削表面
Hot rolled 热轧表面
9 S" O5 C4 p! A( \8 ~Forged  锻造表面
' g+ d" d& J& l. V1 B4 xCast 铸造表面
( n+ L1 R  u7 r  h; O: @/ lwater corroded  水腐蚀表面
) W% t8 f/ ^; r6 U3 h2 pseawater corroded   海水腐蚀表面
1 [7 n8 A3 y  p) l. G6.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
Shot peened 喷丸处理
7 {+ R' X9 ]% h7 Q8 g5 W7.Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。
8.结果输出
. r0 }& n$ F( H1 r疲劳有限元分析步骤
+ g# W# R9 d5 [4 J' j
" t. K, G  ?- j% R. @* ~' p7 {
) P9 s; i) N, Y* l; i8 g+ F( b7 D- t
+ k$ H* `6 H9 S( i
9 U$ C3 s, ^7 Z' b/ d. g  e0 W# O3、应力－寿命曲线（S－N曲线）
, s, f9 z$ 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）
  0 ^! }9 l6 m7 |$ s9 y. O: D

4、应变－寿命曲线（E－N曲线）
( w) K3 i( E. {; m) ^

• 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）
  

" n) P; }6 h7 H! w
, g1 g" m! E! ]; D2 Q. a3 @8 Z0 s
4 G2 J8 D. i  j6 `; r) f5、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。
  $ ]  i+ q8 X4 U# V. O+ O

6、低周疲劳的分析方法
# `# q% Q6 `& c) |7 w1 k% A

• 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：
  " R  O/ _/ v/ J( L7 d, n1 z- ^" O

S-W-T
Morrow
6 s( ~1 i& Q# ?9 D8 d1 V- bNone
4 x3 l/ e3 q+ Z( D+ \0 s5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
Neuber
Mertens-Dittman
Seeger-Beste
- e$ r) o' q7 }. O, M) _
% W0 X1 X( j! Y- g- e
% S" e: d9 R; F0 h               

感谢！正好用来学习