疲劳分析简介 ppt课件
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疲劳分析简介参考幻灯片
• E-N (Strain-Life方法) 局部应变与裂纹萌生寿命的关系
• LEFM (裂纹扩展方法) – 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
耐久性和疲劳分析概述
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
S1 - 1
什么是耐久性?
• 耐久性是…
“保证其经久耐用的能力!”
• 可靠性是…
“在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的机 会!”
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S1 - 2
疲劳定义
参照BS 7608:
“疲劳是指反复应力作用下裂纹或裂纹群的产生和逐步扩 展所导致的结构部件破坏的现象”
• 从实践角度，疲劳是： – 在不断变化下的负载作用下导致失效的过程，并且实际应力值低于屈服强度; – 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循环 的结果。
S1 - 13
应变-寿命 (E-N)曲线
● 也称作“低周期疲劳” 或“局部应变方法” ● 局部应变可以是弹性或塑性，因此它适于低周期疲劳。
Plastic (Low Cycle
– 表面上的自然划痕和加工痕; – 腐蚀坑或晶间腐蚀; – 铸造气孔; – 锻造成型留下的圈痕; – 脆面层
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• LEFM (裂纹扩展方法) – 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理
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耐久性和疲劳分析概述
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S1 - 1
什么是耐久性?
• 耐久性是…
“保证其经久耐用的能力!”
• 可靠性是…
“在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的机 会!”
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S1 - 2
疲劳定义
参照BS 7608:
“疲劳是指反复应力作用下裂纹或裂纹群的产生和逐步扩 展所导致的结构部件破坏的现象”
• 从实践角度，疲劳是： – 在不断变化下的负载作用下导致失效的过程，并且实际应力值低于屈服强度; – 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循环 的结果。
S1 - 13
应变-寿命 (E-N)曲线
● 也称作“低周期疲劳” 或“局部应变方法” ● 局部应变可以是弹性或塑性，因此它适于低周期疲劳。
Plastic (Low Cycle
– 表面上的自然划痕和加工痕; – 腐蚀坑或晶间腐蚀; – 铸造气孔; – 锻造成型留下的圈痕; – 脆面层
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《疲劳分析介绍》课件
疲劳分析方法和工具的选择
提供选择合适的疲劳分析方法和 工具的指导。
疲劳分析在实际生产中的 应用展望
展望疲劳分析在实际生产中的应 用前景和发展方向。
2 疲劳裂纹的产生和扩展
疲劳裂纹是导致材料疲劳失效的主要原因，了解其产生和扩展的机理非常重要。
3 疲劳寿命
通过疲劳寿命评估材料和结构的使用寿命，确保其可靠性。
疲劳分析的方法
应力计算方法
使用数值模拟和有限 元分析等方法计算材 料和结构在循环载荷 下的应力分布。
应变计算方法
利用应变测量和应变 计算等技术评估材料 和结构的应变响应。
损伤积累方法
基于损伤机理和材料 特性，预测材料和结 构在循环载荷下的损 伤积累过程。
生命预测方法
结合实验数据和数值 分析，预测材料和结 构在循环载荷下的寿 命。
疲劳分析工具的使用
常用的工具介绍
介绍常用的疲劳分析工具和 软件，如ANSYS、ABAQUS等。
工具的优缺点比较
评估不同工具的特点和适用 性，选择适合的工具进行疲 劳分析。
工具的使用案例
分享使用疲劳分析工具进行 实际工程案例的经验和教训。
实例分析
1
实际应用例子分析
通过实际案例，详细分析材料和结构在循环载荷下的疲劳行为。
2
案例分析思路和方法
探讨进行疲劳分析的思路和方法，提供实践指导。
分析结果与结论
总结实例分析的结果，并得出相关的结论。
总结
疲劳分析的重要性和必要性
强调疲劳分析在工程领域中的重 要性和必要性。
疲劳分析介绍
疲劳分析是一项重要的工程领域，用于评估材料和结构在循环载荷下的寿命 和可靠性。本课程将介绍疲劳分析的基本概念和方法，以及在实际应用中的 意义。
疲劳分析介绍
F6前轮球轴断裂 前轮球轴断裂 断轴门” “断轴门” ：广本雅阁、一汽马 、北奔-戴克克莱斯勒 戴克克莱斯勒300C 双横臂式前悬挂： 双横臂式前悬挂 广本雅阁、一汽马6、北奔-戴克克莱斯勒 雅阁、 ，其球头方向是向上的， 雅阁、F6，其球头方向是向上的 属下挂式，承受车重， 凯美瑞、锐志、F6、 凯美瑞、锐志、F6、雅阁，属下挂式，承受车重，过度疲 劳。 马6、奔驰等采用是下压式。 、奔驰等采用是下压式。
1.概述-疲劳的定义 概述概述
• 零件或构件由于交变载荷的反复作用 零件或构件由于交变载荷的反复作用 的反复作用，在它所承受的交变应力尚未达到静 强度设计的许用应力情况下就会在零件或构件的局部位置产生疲劳裂纹并 强度设计的许用应力情况下就会在零件或构件的局部位置产生疲劳裂纹并 扩展、最后突然断裂。这种现象称为疲劳破坏 扩展、最后突然断裂。这种现象称为疲劳破坏 这种现象称为疲劳破坏 • The process of progressive localized permanent structural change occurring in a material subjected to conditions which produce fluctuating stresses and strains at some point or points and which may culminate in crack or complete fracture after a sufficient number of fluctuations. —— ASTM E206-72 • 在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹 在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成 且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹 且在足够多的循环扰动作用之后形成 或完全断裂的材料中所发生的局部永久结构变化的 或完全断裂的材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程，称为疲劳 永久结构变化的发展过程，称为疲劳
疲劳讲义BS IIWOKPPT课件
为了抑制焊接的不利因素，尤其是在疲劳寿命预测方面， 先进国家为发展中国家做出了重要贡献。他们投入了大量 的资金，甚至历时百年，制定了许多优秀的评估标准。例 如：英国标准（BS7608：1993）（Code of practice for fatigue design and assessment of steel structures）、国 际焊接学会标准（IIW）(Fatigue design of welded joints and components)、美国AAR货车结构疲劳设计标准等 [3][4]5]。
• (4) IIW标准对不同板厚的修正
•
IIW标准中指出当板的实际厚度增加时，接头的疲劳强度将降低。在
裂
纹
从
焊
趾
处
萌
生
的
情
况F
t
，
IIW
(
t给base出)n了 t
板
厚
为
t
时
的
疲
劳
强
度
修
正
：
•
式中，为板厚为标准值时的疲劳强度，为实际板厚为t时而换算出来的
疲劳强度。该修正公式可以t 具体化( 2t为5)：n
主要内容
1. 引言 2. 焊接接头S-N曲线细节及其特殊性 3. 焊接接头类型细节是控制焊接结构疲劳寿命的命脉 4. 基于英国标准（BS7608：1993）的疲劳寿命预测 5. 基于国际焊接学会（IIW）的疲劳寿命预测
第1页/共24页
主要内容
6. AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论 7. 几点体会
第6页/共24页
3 焊接接头类型细节是控制焊接结构疲劳寿命的命脉 焊接接头是机车车辆焊接结构的寿命薄弱环节。当结构承受较
• (4) IIW标准对不同板厚的修正
•
IIW标准中指出当板的实际厚度增加时，接头的疲劳强度将降低。在
裂
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焊
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板
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：
•
式中，为板厚为标准值时的疲劳强度，为实际板厚为t时而换算出来的
疲劳强度。该修正公式可以t 具体化( 2t为5)：n
主要内容
1. 引言 2. 焊接接头S-N曲线细节及其特殊性 3. 焊接接头类型细节是控制焊接结构疲劳寿命的命脉 4. 基于英国标准（BS7608：1993）的疲劳寿命预测 5. 基于国际焊接学会（IIW）的疲劳寿命预测
第1页/共24页
主要内容
6. AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论 7. 几点体会
第6页/共24页
3 焊接接头类型细节是控制焊接结构疲劳寿命的命脉 焊接接头是机车车辆焊接结构的寿命薄弱环节。当结构承受较
职业倦怠ppt课件课件
3
寻求支持和建立社交网络
与同事、家人和朋友保持联系，分享自己的感受 和困惑，寻求支持和建议。
组织层面的应对策略
建立良好的沟通机制
鼓励员工之间的交流与合作，及时反馈和解决工作中出现的问题。
提供心理咨询服务
引入专业的心理咨询师或团队，为员工提供心理支持和辅导。
实施员工关怀计划
组织各种形式的员工关怀活动，如健康讲座、团队建设等，提高 员工的归属感和凝聚力。
03
长期从事某项工作，但缺乏成就感和认可， 导致职业倦怠。
04
案例中某程序员，因长期从事重复性工作， 缺乏创新和挑战，产生职业倦怠。
05
职业倦怠的应对策略与 建议
管理层的应对策略
建立支持性的工作环境
管理层应创造一个积极、开放和支持性的工作环境，鼓励员工表 达自己的感受和需求。
提供适当的培训和资源
寻求工作与生活的平衡
03
合理安排工作和生活时间，避免因工作过度而影响生活质量。
04
职业倦怠的案例分析
案例一：高强度工作导致的职业倦怠
01
总结词：过度劳累，身心俱疲
02
详细描述
03
04
长期处于高强度、高压力的工 作状态，导致身心疲惫，出现
职业倦怠。
案例中某公司高管，因长时间 超负荷工作，无法得到充分休
去人格化
个体对工作对象（如同事、客户或下 属）变得冷漠、疏远或麻木不仁，对 他们的感受和需求缺乏关心和理解。
情感距离增加
与工作对象保持距离，避免亲密接触 和情感交流，以保护自己的情感资源。
消极评价
对工作对象产生消极的评价和看法， 认为他们不够称职、不够努力或不够 优秀。
个人成就感降低
钢桥的疲劳分析ppt课件
一、钢桥疲劳的基本概念
➢ 疲劳破坏定义： 疲劳破坏是材料在低于强度极限的反复荷载作用下，由于缺陷局
部微细裂纹的形成和发展直到最后发生脆性断裂的一种破坏。 ➢ 疲劳破坏产生的原因:
钢桥在反复交变荷载作用下，先在其缺陷处生成一些极小的裂痕， 此后这种微观裂痕逐渐发展成宏观裂缝，试件截面削弱，而在裂 纹根部出现应力集中现象，使材料处于三向拉伸应力状态，塑性 变形受到限制，当反复荷载达到一定的循环次数时，材料终于破 坏，并表现为突然的脆性断裂。
二、钢桥抗疲劳设计原理
标准疲劳车为一四轴单车，轴重均为80kN，总重为320kN。标准车示意 图如图1、图2所示:
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“精 准扶贫 ”项目
二、钢桥抗疲劳设计原理
2欧洲规范EC1中所规定的疲劳疲劳荷载谱 欧洲疲劳规范了5种不同的疲劳荷载模型（Fatigue Load Modle,简称
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“精 准扶贫 ”项目
二、钢桥抗疲劳设计原理
➢ 疲劳荷载模型二 疲劳荷载模型二采用一系列的理想加载车成，共有5种货车形式，加
载车辆的轴数、轴距轴重以及车轮形式如表3所示。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“精 准扶贫 ”项目
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“精 准扶贫 ”项目
二、钢桥抗疲劳设计原理
➢ 疲劳破坏定义： 疲劳破坏是材料在低于强度极限的反复荷载作用下，由于缺陷局
部微细裂纹的形成和发展直到最后发生脆性断裂的一种破坏。 ➢ 疲劳破坏产生的原因:
钢桥在反复交变荷载作用下，先在其缺陷处生成一些极小的裂痕， 此后这种微观裂痕逐渐发展成宏观裂缝，试件截面削弱，而在裂 纹根部出现应力集中现象，使材料处于三向拉伸应力状态，塑性 变形受到限制，当反复荷载达到一定的循环次数时，材料终于破 坏，并表现为突然的脆性断裂。
二、钢桥抗疲劳设计原理
标准疲劳车为一四轴单车，轴重均为80kN，总重为320kN。标准车示意 图如图1、图2所示:
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“精 准扶贫 ”项目
二、钢桥抗疲劳设计原理
2欧洲规范EC1中所规定的疲劳疲劳荷载谱 欧洲疲劳规范了5种不同的疲劳荷载模型（Fatigue Load Modle,简称
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“精 准扶贫 ”项目
二、钢桥抗疲劳设计原理
➢ 疲劳荷载模型二 疲劳荷载模型二采用一系列的理想加载车成，共有5种货车形式，加
载车辆的轴数、轴距轴重以及车轮形式如表3所示。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“精 准扶贫 ”项目
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“精 准扶贫 ”项目
二、钢桥抗疲劳设计原理
疲劳断裂分析课件
疲劳断裂分析
4.1 应力疲劳
1. S-N 曲线：疲劳极限经验关系式
疲劳极限σR与抗拉强度σb 的关系
钢的疲劳极限与抗拉强度的关系 疲劳断裂分析
4.1 应力疲劳
1. S-N 曲线：疲劳极限经验关系式
疲劳极限σR与抗拉强度σb 的关系：0.35～0.5 之间（R=-1）
旋转弯曲： 1 0.5b
4.2
式中：m与C是与材料、应力比、加载方式等有关的 参数，A=lgC/m; B=-1/m.
✓ 最常用的一种拟合形式
疲劳断裂分析
4.1 应力疲劳
1. S-N 曲线：数学表达
指数式（半对数曲线）
emS NC
4.3
SABlgN 4.4
式中：m与C是与材料、应力比、加载方式等有关的 参数，A=lgC/mlge; B=1/mlge.
疲劳断裂分析
4.1 应力疲劳
3. 缺口构件S-N曲线：
① 疲劳缺口系数
定义：Kf＝光滑试样的疲劳强度/缺口试样的疲劳强度
Kf 1q(Kt 1)
4.17
q：缺口敏感系数介于0～1 之间，与材料性质及缺 口几何形状有关
q=1：表示材料对应力集中非常敏感，如塑性差的
结构钢等
塑性好的材料对应力集疲劳中断裂不分析敏感！
由此可得，基本上可承受的最大应力水平为150MPa。
疲劳断裂分析
Miner理论的应用实例：
例4-3：已知构件的S-N曲线满足σ2N=2.5*1010,一年内承
受的载荷谱如表4.2所示，试估算其寿命。 表4.2 典型块谱及其损伤计算
解：分别计算后的损伤如表中第四栏所示，可知一年内
的损伤累计：D1=0.121，则其服役年限可为： N=1/D1=1/0.疲1劳2断1裂=分8析.27年
有限元法进行疲劳分析
展望
01
随着计算机技术和数值分析方法的不断发展，有限元法在疲劳分析中 的应用将更加广泛和深入。
02
未来疲劳分析的研究将更加注重实验验证和理论建模的结合，以提高 预测精度和可靠性。
03
针对复杂结构和材料的疲劳性能研究将进一步加强，以适应各种工程 应用的需求。
04
疲劳分析将与优化设计、可靠性分析和损伤容限设计等相结合，为产 品的全寿命周期管理提供支持。
有限元法进行疲劳分析
目录
• 引言 • 有限元法基础 • 疲劳分析基础 • 基于有限元法的疲劳分析 • 有限元法进行疲劳分析的案例 • 结论与展望
01 引言
疲劳分析的重要性
01
疲劳分析是产品寿命预测的关键 环节，有助于提前发现潜在的疲 劳断裂风险，避免产品在服役过 程中发生意外断裂。
02
通过疲劳分析，可以优化产品设 计，提高产品的可靠性和安全性 ，降低产品全寿命周期成本。
02 有限元法基础
有限元法简介
有限元法是一种数值分析方法， 用于解决各种复杂的工程问题， 如结构分析、热传导、流体动力
学等。
它通过将连续的物理系统离散化 为有限个小的单元，并对这些单 元进行分析，从而实现对整个系
统的近似求解。
有限元法广泛应用于工程设计、 产品开发和科学研究等领域。
有限元法的基本原理
结构应力分析
通过有限元法计算结构的应力分布。
疲劳裂纹扩展模拟
引入裂纹扩展模型，模拟裂纹在结构中的扩 展过程。
应力集中区域识别
找出结构中的应力集中区域，这些区域往往 是疲劳裂纹萌生的地方。
结构疲劳寿命评估
结合材料的疲劳性能参数和裂纹扩展规律， 评估结构的疲劳寿命。
05 有限元法进行疲劳分析的 案例
《材料的疲劳》课件
材料内部的微裂纹、孔洞和杂质等缺 陷，会在应力集中处引发应力集中， 导致疲劳裂纹的萌生和扩展。
微观组织
材料的微观组织结构，如相的组成和 分布，也会影响疲劳性能。例如，多 相合金的1 02
温度
温度对材料的疲劳性能有显著影响。在低温环境下，金属材料的疲劳强 度通常会提高；而在高温环境下，由于蠕变和氧化等作用，疲劳强度会 降低。
疲劳数据的处理与解释
数据整理
对实验数据进行整理，包 括应力、应变、寿命等数 据。
数据分析
对整理后的数据进行统计 分析，找出材料的疲劳规 律。
结果解释
根据数据分析结果，解释 材料的疲劳行为和机理。
疲劳寿命预测
经验公式法
利用已知材料的疲劳试验数据，建立经验公式来 预测其他条件下的疲劳寿命。
有限元分析法
由于温度循环或热冲击引起的 疲劳。
环境疲劳
由于腐蚀、氧化、辐射等因素 引起的疲劳。
疲劳的危害
01
02
03
结构安全
疲劳失效可能导致结构突 然断裂，从而造成严重事 故和人员伤亡。
经济损失
频繁的疲劳失效会导致设 备维修和更换成本的增加 ，影响生产效率和经济效 益。
社会影响
疲劳失效可能对公共安全 和基础设施造成威胁，如 桥梁、铁路、管道等。
应力均值
应力均值也会影响材料的疲劳寿 命，通常应力均值越高，疲劳寿 命越长。
应力循环特征
应力循环具有对称性和非对称性 两种特征，对称循环下材料的疲 劳寿命较长，而非对称循环下材 料的疲劳寿命较短。
材料的疲劳极限
疲劳极限的定义
01
材料在一定条件下抵抗疲劳的能力，即在一定的应力幅值和循
环次数下不发生疲劳断裂的最大应力值。
疲劳分析简介
02
循环计数法通常采用实验方法 进行，需要记录材料在不同应 力水平下的循环次数。
03
循环计数法适用于确定材料的 低周疲劳性能和疲劳极限。
裂纹扩展分析
基于裂纹扩展的疲劳分析方 法，通过研究裂纹在交变应 力作用下的扩展规律来预测
材料的疲劳寿命。
裂纹扩展分析通常采用实验 方法和有限元分析方法进行
。
涉及裂纹扩展速率、临界裂 纹长度等概念。
3. 提供了详细的疲劳数据报告，方便用 户理解和评估结果。
2. 支持各种材料类型，包括金属、塑料 、复合材料等。
特点
1. 提供了多种疲劳算法，包括名义应力 、应变-寿命、应力-寿命等。
FatigueMaster软件
特点
2. 支持多种疲劳预测方法，包括 名义应力法、局部应力应变法等 。
介绍：FatigueMaster是一款专业 的疲劳分析软件，广泛应用于汽 车、航空航天、电子设备等领域 。
多轴复杂应力状态下的疲劳研究
多轴复杂应力状态下的疲劳行为
在许多工程应用中，材料和结构常常受到多轴复杂应力作用，如航空航天、核能等领域中的关键部件 。因此，研究多轴复杂应力状态下的疲劳行为及其机理，对于提高这些部件的疲劳寿命和安全性具有 重要意义。
多轴复杂应力状态下的疲劳损伤演化机制
多轴复杂应力状态下的疲劳损伤演化机制是疲劳分析中的重要问题之一。因此，研究多轴复杂应力状 态下的疲劳损伤演化机制，对于揭示材料和结构的疲劳失效机理、预测其疲劳寿命具有重要作用。
汽车领域应用
要点一
车身结构分析
汽车车身结构在行驶过程中受到振动和冲击载荷的作用， 可能产生疲劳裂纹。通过对车身结构进行疲劳分析，可以 预测和防止疲劳裂纹的产生，提高车辆的安全性能。
《实验疲劳实验》课件
研究展望
在未来的研究中，我们可以进一 步探讨疲劳对实验结果的影响机 制，了解疲劳产生的根源和影响
程度。
此外，我们还可以研究如何更好 地控制疲劳对实验结果的影响，
提高实验的可靠性和准确性。
同时，我们也可以将实验疲劳实 验应用到其他领域，如心理学、 医学等，以更好地了解疲劳对人
类行为和健康的影响。
未来研究方向
《实验疲劳实验》 ppt课件
xx年xx月xx日
• 实验疲劳实验介绍 • 实验设备与材料 • 实验过程 • 实验结果与讨论 • 结论与展望
目录
01
实验疲劳实验介绍
实验目的
01
02
03
04
探究疲劳产生的原因和 机制
分析不同因素对疲劳的 影响
评估疲劳对个体生理和 心理状态的影响
为制定有效的疲劳缓解 措施提供科学依据
结论总结
实验疲劳实验的目的是研究疲劳 对实验结果的影响，通过实验发 现疲劳对实验结果的影响是显著
的。
在实验过程中，我们采用了多种 方法来控制疲劳对实验结果的影 响，包括合理安排实验时间、采
用适当的休息方式等。
实验结果表明，疲劳对实验结果 的影响主要表现在以下几个方面 ：反应速度变慢、准确性下降、
注意力不集中等。
结果解读
报告撰写
根据数据分析结果，对实验结果进行解读 和讨论。
将实验过程、数据记录和分析结果整理成 报告，以便后续研究和讨论。
04
实验结果与讨论
实验结果展示
01
Байду номын сангаас
02
03
实验数据表格
展示实验过程中收集到的 各项数据，包括实验对象 、实验条件、实验指标等 。
疲劳分析.ppt
Stress Life Analysis
PAT 318 Course Notes
Introduction to MSC/FATIGUE
部件S-N曲线
Component S-N curves
• 在某些情形如结构或特征存在点焊等需要修 正材料S-N曲线（但通常是较困难的）
For some components or features, especially structural joints such as welds, there are so many things modifying the behaviour of the base material that there is little point in applying corrections to a material S-N curve
Notched Shaft
Log (fatigue life)
缺口试样
Some of Wohler’s data for rotating bending tests
Copyright © 1999 MacNeal Schwendler Corporation
Lec 16-7
Stress Life Analysis
设计寿命下的疲劳强度
determination of a fatigue strength at a specified life
通过改变材料或表面处理提高抗疲劳能力
demonstration of improved fatigue resistance from a material or surface treatment
• 在MSC/FATIGUE SN分析中有限元弹性计算结果可直接 利用（无塑性修正）
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PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
S1 - 5
裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
S1 - 7
Stage II Crack Growth
疲劳寿命计算方法概述
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
S1 - 8
疲劳寿命方法
• S-N (Stress-Life方法)
名义或局部弹性应力与总寿命的关系
PAT318A, Section 1, October 2012 Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
S1 - 12
E-N方法- 相似理论
e
e
The crack initiation life here . . . . . is the same as it is here . . . . . if both experience the same local strains
S1 - 9
S-N 方法
• 也称为应力-寿命和全寿命方法
• 评估产生严重失效的总疲劳寿命
• 疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算
• 该方法适合于长寿命疲劳失效问题，因为该
方法是基于名义弹性应力，即使有小的塑性
发生。 PAT318A, Section 1, October 2012
Copyright© 2012 MSC.Software Corporation
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S1 - 11
E-N 方法
• 也称作局部应变方法，裂纹萌生方法，和 应变-寿命方法。
• E-N方法是汽车行业里评估寿命方法中最常 用的一个。
• 实际上，裂纹萌生意味着已经有1-2mm的 裂纹发生。这往往在部件寿命中占较高比 例。
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S1 - 13
应变-寿命 (E-N)曲线
● 也称作“低周期疲劳” 或“局部应变方法” ● 局部应变可以是弹性或塑性，因此它适于低周期疲劳。
Plastic (Low Cycle
• E-N (Strain-Life方法)
局部应变与裂纹萌生寿命的关系
• LEFM (裂纹扩展方法)
– 应力强度与裂纹扩展速率的关系
所有的方法均都基于相似性原理 PAT318A, Section 1, October 2012
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S1 - 10
Stress Amplitude
S-N 方法 – 相似理论
Unnot ched Shaft Notched Shaft Life in Cycles
snom
s nom
The life of this . . . . . . . . . . . . . . . . is the same as the life of this . . . . . if both are subject to the same nominal stress
耐久性和疲劳分析概述
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S1 - 1
什么是耐久性?
• 耐久性是…
“保证其经久耐用的能力!”
• 可靠性是…
“在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的机 会!”
环的结果。
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S1 - 3
疲劳的物理基础
• 疲劳失效通常开始于样品或部件的表面
• 疲劳失效开始于小的微观裂纹，因此对 微小的应力的滑移带上微小 PAT318A, Section 1, October 2012
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S1 - 2
疲劳定义
参照BS 7608:
“疲劳是指反复应力作用下裂纹或裂纹群的产生和逐步扩 展所导致的结构部件破坏的现象”
• 从实践角度，疲劳是：
– 在不断变化下的负载作用下导致失效的过程，并且实际应力值低于屈服强度; – 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循
Fatigue Line)
Elastic (High Cycle Fatigue Line)
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N
S1 - 14
S1 - 6
裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II (续)
~1mm
Persistent Slip Band Formation
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Stage I Crack Growth
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S1 - 4
疲劳的物理基础(续)
小裂纹产生的原因很多:
– 第二相粒子的裂变或界面脱离(cracking or debonding of second phase particles);
– 表面上的自然划痕和加工痕; – 腐蚀坑或晶间腐蚀; – 铸造气孔; – 锻造成型留下的圈痕; – 脆面层