疲劳分析简介
ABAQUS_疲劳分析简介
Low-cycle Fatigue in Bulk Materials
• Abaqus/Standard提供一个分析延性金属材料，在反复施力下累积非弹性应 变能而造成的损伤与失效的功能
• Low-cycle fatigue里的损伤定义与我們平常定义的材料损伤分析 (continuum damage approach)大致相同：
*STEP, INC=800 *DIRECT CYCLIC, FATIGUE 60., 1920.,,, 29, 29,, 100 50, 100, 801, 1.1
Temperature load in once cycle
Low-cycle Fatigue in Bulk Materials
• Damage initiation criterion for ductile damage in low-cycle fatigue • The onset of damage in low-cycle fatigue is characterized by the accumulated inelastic hysteresis energy per cycle, w, in a material point when the structure response is stabilized in the cycle. • The cycle number (N0) in which damage is initiated is given by
107
108
N
低周期疲劳
高周期疲劳
永久
r
N0
N
低周期疲劳
预测裂缝的开始与成长
Introduction
• Low-cycle fatigue analysis is a quasi-static analysis of a structure subjected to sub-critical cyclic loading.
疲劳分析方法范文
疲劳分析方法范文疲劳是指人体由于长时间、过度紧张的工作或其他原因引起的身体和精神疲劳状态。
长期处于疲劳状态不仅会影响人的工作和生活质量，还可能导致身体和心理健康问题，如注意力不集中、记忆力下降、情绪波动、免疫力下降等。
因此，准确评估和分析疲劳状态对于个人和组织的健康和效率至关重要。
目前，有许多方法可以用来分析疲劳状态。
下面将介绍几种常用的疲劳分析方法：1.主观评估方法：这种方法主要依赖于个体对自身疲劳状态的主观感受进行评估。
常见的主观评估方法包括疲劳问卷、疲劳量表和个体日记。
通过这些工具，个体可以描述和评估自己的疲劳水平，并记录下来。
这种方法的优点是简单易行，能够直接反应个体的主观感受。
然而，主观评估方法存在着主观性和个体差异性的问题，因此需要与其他客观评估方法结合使用，以提高评估的准确性和可靠性。
2.客观测量方法：这种方法通过客观测量一系列生理和心理指标来评估疲劳状态。
常见的客观测量方法包括生理学指标、认知性能测试和行为指标。
生理学指标可以通过检测心率、血压、体温等生理参数来评估疲劳水平。
认知性能测试可以通过测量注意力、反应速度、工作记忆等认知能力来评估疲劳水平。
行为指标可以通过观察和分析个体的行为表现来评估疲劳水平。
这些客观测量方法具有客观性和客观性，但也存在着测量方法选择、标准化和设备成本等问题。
3.客观主观结合方法：总结起来，疲劳分析方法主要包括主观评估方法、客观测量方法和客观主观结合方法。
不同的方法具有不同的优点和适用范围，可以根据具体情况选择和结合使用。
在使用这些方法进行疲劳分析时，还需要考虑到个体差异、环境因素和任务特点等因素，以提高评估的准确性和可靠性。
疲劳分析理论范文
疲劳分析理论范文疲劳分析理论是指对疲劳现象进行系统性研究和分析的一种理论体系。
人们在日常生活和工作中经常会感到疲劳，这是由于身体或者大脑长时间处于高负荷工作状态而造成的一种不适感受。
疲劳分析理论的研究目的是为了更好地理解和应对疲劳，提高个人的工作和生活质量。
1.疲劳的类型分类：疲劳可以分为生理疲劳和心理疲劳两种类型。
生理疲劳主要指人体身体疲劳，如长时间连续工作、运动过度等；心理疲劳主要指人的大脑疲劳，如长时间的思考、决策等。
2.疲劳的表现形式：疲劳的表现形式有多种多样，如身体的乏力、精神的不振、注意力不集中、反应迟钝等。
不同人在面对疲劳时可能会表现出不同的症状。
3.疲劳的影响因素：疲劳的产生受到众多因素的影响，这些因素包括个体的基本体质、工作强度和工作时间、生活方式、心理状态等。
不同的因素对个体的疲劳产生不同的影响。
4.疲劳的评估方法：疲劳的评估是疲劳分析的重要一环，目的是为了了解个体的疲劳程度。
常用的评估方法包括主观评估和客观评估两种，主观评估主要通过问卷调查等方式了解个体的疲劳感受，客观评估则通过心理生理指标或者行为表现等方面来评估疲劳程度。
5.疲劳的应对策略：疲劳是一种常见的身体反应，但是不同的人可能对疲劳的应对策略不同。
一般来说，可以通过调整工作强度和工作时间、适当锻炼身体、合理安排休息时间等方式来缓解疲劳。
疲劳分析理论对于个人和组织来说都具有重要的意义。
对于个人来说，理解疲劳现象有助于他们更好地调整自己的工作和生活，提高工作和生活的效率。
对于组织来说，了解疲劳现象对于制定合理的工作计划和保障员工的健康也具有重要的指导意义。
值得注意的是，疲劳分析理论是一个相对较新的研究领域，尚有许多问题有待进一步研究和探索。
例如，如何量化疲劳程度、如何标准化评估方法等都是需要进一步研究的问题。
同时，由于每个人的身体和心理状态不同，对疲劳的感受也会有所差异，个体差异在疲劳分析中也需要加以考虑。
总之，疲劳分析理论为我们更好地理解和应对疲劳问题提供了重要的理论基础。
疲劳分析方法比较
疲劳分析方法比较疲劳分析是一项重要的工作安全和健康管理方法，用于评估员工的身体状况和工作过程中的疲劳程度。
疲劳分析方法有许多不同的方法和工具可以使用，下面将介绍几种常见的疲劳分析方法，并比较它们的优缺点。
1.主观评估方法主观评估方法是一种直接询问员工关于他们对疲劳程度的主观感觉的方法。
这可以通过面谈、问卷调查或一般的讨论进行。
主观评估方法有一些优点，比如可以快速获取员工的感觉和反馈。
然而，主观评估方法也有一些缺点，比如受到员工主观意愿的影响，可能会有一些信息偏差。
2.客观评估方法客观评估方法是一种通过测量员工身体指标和心理表现来评估疲劳程度的方法。
这可以包括测量血压、心率、体温等生理指标，以及评估员工的注意力、反应时间等心理表现。
客观评估方法的优点是可以提供更客观、准确的评估结果。
然而，客观评估方法可能需要较长的时间和专业的设备，且需要培训员工使用。
3.主客观相结合评估方法主客观相结合评估方法是一种综合考虑员工主观感受和客观指标的评估方法。
这可以通过将主观评估和客观评估的结果进行对比和综合来实现。
主客观相结合评估方法可以克服主观评估和客观评估方法各自的局限性，提供更全面、准确的评估结果。
然而，主客观相结合评估方法可能需要更多的时间和资源。
4.工作负荷分析方法工作负荷分析方法是一种通过评估员工在工作过程中所承受的负荷和压力来评估疲劳程度的方法。
这可以包括评估工作环境的物理和心理压力因素，以及评估工作任务的要求和负荷水平。
工作负荷分析方法的优点是可以帮助识别和减轻员工在工作中所面临的疲劳风险。
然而，工作负荷分析方法可能需要对工作环境和任务进行详细的调查和分析。
在选择疲劳分析方法时，组织应根据其需求和资源来选择适合的方法。
一般来说，主客观相结合评估方法是比较全面和准确的方法，但也需要更多的时间和资源。
对于一些简单、快捷的疲劳分析，主观评估方法可能更合适。
此外，要确保疲劳分析方法的可靠性和有效性，可以进行多次评估和比较，以验证结果的一致性和准确性。
ansys疲劳分析
1。
1 疲劳概述结构失效的一个常见原因是疲劳,其造成破坏与重复加载有关.疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复)次数高（如1e4 —1e9)的情况下产生的。
因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress—based)用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。
塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命.一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。
在设计仿真中，疲劳模块拓展程序(Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress—based）理论，它适用于高周疲劳。
接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。
1。
2 恒定振幅载荷在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论.否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。
1.3 成比例载荷载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：比例载荷,是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。
相反,非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系，典型情况包括：σ1/σ2=constant在两个不同载荷工况间的交替变化;交变载荷叠加在静载荷上；非线性边界条件。
1。
4 应力定义考虑在最大最小应力值σmin和σmax作用下的比例载荷、恒定振幅的情况：应力范围Δσ定义为（σmax-σmin）平均应力σm定义为(σmax+σmin)/2应力幅或交变应力σa是Δσ/2应力比R是σmin/σmax当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。
这就是σm=0,R=-1的情况。
当施加载荷后又撤除该载荷,将发生脉动循环载荷。
这就是σm=σmax/2，R=0的情况.1。
5 应力-寿命曲线载荷与疲劳失效的关系，采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示：（1）若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展，而且有可能导致失效；（2）如果同个部件作用在更高的载荷下，导致失效的载荷循环次数将减少；(3）应力—寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。
疲劳程度分析报告范文
疲劳程度分析报告范文
根据我们的调查数据和研究，以下是对疲劳程度进行分析的报告：
1.疲劳现象的普遍性分析：
我们对不同职业和年龄段的样本进行了调查，结果显示疲劳是一种普遍存在的现象。
约80%的受访者表示他们经常或经常感到疲劳，而只有约20%的受访者表示他们很少感到疲劳。
2.影响疲劳程度的因素分析：
我们进一步分析了导致疲劳的可能因素。
调查结果显示，主要因素包括工作时间过长、睡眠质量不佳、工作压力大、缺乏运动、饮食不健康等。
这些因素通常会相互作用，导致疲劳程度的加剧。
3.不同职业和年龄段的疲劳程度分析：
我们对样本进行了职业和年龄段的分组，以了解不同群体的疲劳程度。
结果显示，某些职业，如医护人员、运输业从业人员等，更容易感到疲劳。
此外，年龄在30岁以下和50岁以上的人群也普遍感到更疲劳。
4.疲劳对工作绩效和生活质量的影响分析：
疲劳对个人的工作绩效和生活质量有重要影响。
调查显示，疲劳程度较低的人往往具有更高的工作效率和更好的生活品质，相比之下，疲劳程度较高的人常常出现工作效能低下、身体抵抗力下降等问题。
5.疲劳程度的管理和预防建议：
为了管理和预防疲劳，我们提出以下建议：合理安排工作与休息时间，确保充足的睡眠；减轻工作压力，通过调整工作方式和分工来提高工作效率；保持健康的生活方式，包括计划合理的饮食和适量的运动。
综上所述，疲劳是一个普遍存在的现象，影响着个人的工作绩效和生活质量。
为了更好地管理和预防疲劳，人们需要关注导致疲劳的因素，并采取相应的措施来改善睡眠质量、减轻工作压力和保持健康的生活方式。
这将有助于提升工作效率和生活品质，促进个人的身心健康。
ABAQUS_疲劳分析简介
Low-cycle Fatigue in Bulk Materials
• Results
Damage initiation at joint toe Cycle number 199
Damage evolution Cycle number 749
Damage evolution Cycle number 801
Low-cycle Fatigue at Material Interfaces
• The onset and fatigue delamination growth at the interfaces are characterized by using the Paris Law, which relates crack growth rates da/dN to the relative fracture energy release rate G,
• The details of choosing characteristic length will be discussed later.
• Note: c3 depends on the system of units in which you are working; care is required to modify c3 when converting to a different system units.
CYCLEINI Number of cycles to initialized the damage
Low-cycle Fatigue in Bulk Materials
• Damage evolution for ductile damage in low-cycle fatigue • Once the damage initiation criterion is satisfied at a material point, the damage state is calculated and updated based on the inelastic hysteresis energy for the stabilized cycle. • The rate of the damage (dD/dN) at a material point per cycle is given by
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
机械工程中的疲劳分析与寿命预测研究
机械工程中的疲劳分析与寿命预测研究在机械工程领域中，疲劳分析和寿命预测是非常重要的研究方向。
这两个方面的研究对于确保机械零部件的可靠性和持久性至关重要，对于提高机械设备的工作效率和使用寿命起到重要作用。
疲劳分析是指对材料或结构在交变载荷作用下的疲劳破坏进行分析和评估。
在实际工程中，机械零部件和结构往往会受到频繁的载荷作用，长期以来这也是导致机械元件失效的主要原因之一。
因此，疲劳分析的研究对于在设计过程中预测并避免疲劳破坏具有重要意义。
在疲劳分析中，首先需要对材料的疲劳性能进行研究与评估。
这包括了材料的疲劳极限、疲劳寿命、疲劳强度等指标的测定。
疲劳性能的研究和评估是通过试验和模拟计算相结合的方法进行的。
试验过程中，需要对材料样品进行交变载荷的加载并记录其变形和破坏情况，通过统计学方法对实验数据进行处理，推导出材料的疲劳性能指标。
而模拟计算则使用有限元分析等数值方法，将材料的应力应变状态模拟出来，并据此进行预测和评估。
疲劳寿命的预测是疲劳分析的核心内容之一。
通过对材料进行疲劳试验，得到疲劳寿命与载荷幅值之间的关系，可以建立起寿命预测模型。
寿命预测模型可以用于评估机械零部件在不同载荷情况下的使用寿命和可靠性，帮助优化设计和改进材料选择。
寿命预测模型的建立需要考虑多个因素，包括材料的强度、韧性、疲劳裂纹扩展机制等。
通过综合考虑这些因素，可以建立出较为准确的预测模型，提高机械设备的可靠性和使用寿命。
除了疲劳分析和寿命预测，机械工程中还有一些其他的研究方法和技术可以确保机械设备的可靠性。
例如，使用材料疲劳的抗疲劳性能较好，具有较长的使用寿命，可以提高机械设备的可靠性。
此外，机械工程师还可以通过改变结构的设计和制造工艺，减少应力集中，提高机械零部件的强度和韧性，从而降低疲劳破坏的风险。
另外，定期的维护和保养也是确保机械设备可靠性的重要措施之一，可以在设备使用过程中发现并修复潜在的问题。
综上所述，机械工程中的疲劳分析和寿命预测研究对于确保机械零部件的可靠性和使用寿命具有重要意义。
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
hyperlife焊接疲劳分析
hyperlife焊接疲劳分析HYPERLIFE疲劳分析内容1.疲劳分析流程及HyperLife界面介绍2.疲劳分析基本概念3.高周疲劳（S-N)4.低周疲劳(E-N)5.安全因子分析6.焊接疲劳焊接疲劳•焊缝疲劳•焊点疲劳焊缝疲劳焊缝疲劳•焊缝疲劳采用热点应力法，适用于薄板焊接•热点应力通过节点力在焊线位置计算得到.•该方法一般需要两条SN曲线，一条为纯弯SN曲线，一条为薄膜应力状态下SN曲线焊缝疲劳建模方法•采用CQUAD4单元模拟焊缝焊缝位置应力集中•所有焊缝位置都存在应力集中，应力集中会导致疲劳寿命降低。
•应力集中位于焊趾处，取决于焊缝处理条件。
Based on Weld Shape Based on Weld Joint DesignGradual Stiffness Gradient Double Lap Joint SymmetryGradual StiffnessTransition•HyperLife支持fillets, T-joints, 和Cross-joints类型焊缝疲劳分析，焊缝类型可在材料对话框中设置•焊缝分析选择焊喉位置单元•不同的焊缝类型会在不同位置计算损伤•焊根、焊趾、焊喉损伤计算基于节点力计算热点应力焊喉节点力焊趾节点力焊跟节点力FilletCross-jointsTwo-sided Three RowTwo-sided Two RowOne-sided One Row One-sided Two RowT-joints焊缝建模•焊缝尽量用CQUAD4模拟，转角处可以用CTRIA3模拟•焊缝可以用1排或2排单元模拟，对于两边焊的焊缝，也可用3排单元模拟•焊缝单元的厚度为焊喉的有效厚度•焊缝单元的尺寸尽量规则，虽然该方法对网格不是很敏感，但是从经验来看，网格尺寸推荐10mm左右。
•焊缝单元可通过SET/PART引用，HyperLife也可方便的创建SET•焊缝单元的法向应朝外，即指向焊趾的方向，而不是指向焊根的方向。
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。
疲劳分析报告
疲劳分析报告引言疲劳是在长时间持续工作或活动后，身体和心理上积聚的一种疲惫感。
疲劳不仅会影响个人的工作效率和生活质量，还可能导致健康问题和安全风险。
因此，对于疲劳的分析和管理非常重要。
本文将对疲劳进行分析，并提供一些有效的疲劳管理策略。
疲劳的原因疲劳有多种原因，包括身体活动过度、精神紧张、睡眠不足、营养不良等。
以下是一些常见的导致疲劳的原因：1.长时间工作：无论是体力劳动还是脑力劳动，长时间持续工作都会导致疲劳积累。
身体长时间处于高负荷工作状态，无法及时恢复。
2.睡眠不足：睡眠是身体恢复和修复的重要途径。
如果睡眠不足，身体无法得到充分休息，导致疲劳。
3.不良的生活习惯：吸烟、饮酒、不健康的饮食习惯等不良生活习惯会增加疲劳的风险。
4.缺乏运动：缺乏体育锻炼会导致身体机能下降，增加疲劳感。
疲劳的影响疲劳对个人和组织都会产生负面影响。
以下是一些常见的疲劳影响：1.工作效率下降：疲劳会导致注意力不集中、反应迟缓和工作效率下降。
这会影响工作质量和生产力。
2.健康问题：长期疲劳可能导致身体和心理健康问题，如抑郁、焦虑、肌肉疼痛和消化系统问题等。
3.安全风险：在需要高度精神集中的工作中，疲劳可能导致错误和事故的发生，增加安全风险。
4.其他影响：疲劳还可能引发一系列其他问题，如人际关系紧张、社交能力下降等。
疲劳的管理策略有效的疲劳管理策略可以帮助个人和组织减少疲劳的影响，提高工作效率和生活质量。
以下是一些有效的疲劳管理策略：1.合理安排工作时间：避免长时间连续工作，适当安排休息时间和休假，以便身体得到充分的恢复。
2.睡眠充足：保持良好的睡眠习惯，每天保证7-9小时的睡眠时间。
如果有睡眠问题，可以尝试采取放松技巧、限制咖啡因摄入等。
3.健康饮食：均衡的饮食可以提供身体所需的能量和养分，减少疲劳感。
避免过度饮酒和摄入过多的咖啡因。
4.运动锻炼：适度的体育锻炼可以提高身体机能和抗疲劳能力。
每天进行适量的有氧运动，如散步、跑步、骑自行车等。
疲劳试验及其分析方法的研究与应用
疲劳试验及其分析方法的研究与应用近年来，汽车、飞机、机械等领域的发展极大地促进了人类的经济和社会进步，然而，这些高精密机械的使用却不可避免地带来了一系列涉及工程安全和健康的问题。
其中之一就是疲劳损伤。
事实上，所有材料都会经历疲劳，而重复载荷、弯曲、扭曲和震动通常是导致零件损坏的原因，进而导致事故发生。
因此，疲劳性分析变得至关重要，研究整个系统的耐久性，为工程师提供预测和防止各种疲劳现象的方法。
本文将重点介绍疲劳试验及其分析方法的研究与应用。
一、疲劳基础疲劳是由于物体在反复受到应力的作用下，经过一定次数的加载后发生异常损伤和断裂，在实际生产过程中给机械设备带来很大危害。
因此，在进行耐久性设计过程中，必须进行疲劳强度试验。
通过对构件的疲劳破坏试验分析，可以获得相应的材料、零件等物理学性质，并且能够在逐渐确定其受力下，量化分析其疲劳威胁度，以找到有效的解决方案，提高机械设备的耐久性。
二、疲劳试验方法为更好的分析疲劳效应，需要对本质的疲劳特性进行测试，并在进行疲劳寿命分析时，将这些测试中积累的数据加以利用和处理。
目前，常见的疲劳试验方法主要有6种：载荷控制疲劳试验、应变控制疲劳试验、力量降低疲劳试验、一定应力幅疲劳试验、弛豫疲劳试验和复合式疲劳试验。
您可以根据具体需要选择不同的试验方法，在其基础上结合系统化、定量地分析和处理数据，得到更具有实际意义的结果。
三、疲劳分析方法尽管疲劳试验是对材料性质的重要评估，但对于机械结构的安全性而言，疲劳分析却是更为重要的。
采用现代计算机-辅助分析技术，先将载荷历史数据转化成应力-时间/应变-时间曲线，再对其进行计算与分析，可以计算出疲劳寿命及其他性能指标。
在此基础上，结合因素分析、分类分析、回归分析等方法，以全面地预测疲劳损伤。
四、疲劳试验的应用疲劳试验不仅可以应用于机械设备 fatigue testing，而且在其他领域发挥重要作用。
例如，在汽车和气体轮机制造商中，疲劳试验可用于确保主要部件（如油泵）有足够的工作寿命;涉及到机械基础的交通运输装置，如铁路车辆和飞机，疲劳试验可以全面评估其长期安全管理的有效性;而在纺织品、食品工业和医疗工业等行业中，疲劳测试也是非常有用的。
疲劳分析
所谓“无穷多次”应力循环，在试验中是难以 实现的。工程设计中通常规定：对于S－N 曲线有水平渐近线的材料（如结构钢），若 经历107 次应力循环而不破坏，即认为可承 受无穷多次应力循环；对于S—N 曲线没有 水平渐近线的材料（例如铝合金），规定某 一循环次数（例如 2 X 107 次）下不破坏 时的最大应力作为条件疲劳极限。
疲劳强度已从经典的无限寿命设计发 展到现代的有限寿命设计和可靠性分析。 累积损伤理论为解决疲劳寿命问题提供了 重要基础及工程计算方法。零件、构件以 至设备的寿命、可靠性等已成为国内外市 场上产品竞争的重要指标。
疲劳分析的主要内容
疲劳失效的主要特征与失效原因简述； 疲劳极限及其影响因素； 有限寿命和无限寿命设计； 提高构件疲劳强度的途径。
3.表面加工质量的影响－表面质量因数
零件承受弯曲或扭转时，表层应力最 大，对于几何形状有突变的拉压构件， 表层处也会出现较大的峰值应力。因 此，表面加工质量将会直接影响裂纹的 形成和扩展，从而影响零件的疲劳极 限。 表面加工质量对疲劳极限的影响，用表 面质量因数β度量，式中， σ-1 和 (σ-1) β 分别为磨削加工和其它加工时 的对称循环疲劳极限。
疲劳失效特征
破坏时的名义应力值远 低于材料在静载荷作用 下的强度的指标。 构件在一定量的交变应 力作用下发生破坏有一 个过程，即需要经过一 定数量的应力循环。 构件在破坏前没有明显 的塑性变形，即使塑性 很好的材料，也会呈现 脆性断裂。 同一疲劳破坏断口，一 般都有明显的光滑区域 与颗粒状区域。
疲劳极限与应力 － 寿命曲线
有限寿命设计与无限寿命设计
若将S－N 试验数据标在lgS— lgN 坐标中，所得到应力一寿 命曲线可近似视为由两段直线 所组成，如图所示。两直线的 交点之横坐标值 N0，称为循环 基数；与循环基数对应的应力 值（交点的纵坐标）即为疲劳 极限。因为循环基数都比较大 (106 次以上)，故按疲劳极限 进行强度设计，称为无限寿命 设计。双对数坐标中lgS—lgN 曲线的斜直线部分，可以表成
疲劳分析简介
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!”
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。
应力寿命应力寿命方法方法应力寿命应力寿命ssn理论理论sn方法评估全寿命而没有清楚区分初始裂纹和裂纹扩展它通常要求涉及到几何模型的试验数据是结构sn曲线材料sn曲线从光滑样件试验中获得随后可以修改成为反映缺口表面处理等影响的实际结构的曲线假设和定义假设和定义变形可以被分成弹性可完全回复的和塑性永久变形的部分应力范围是一个循环中的最大最小应力的代数差应力幅值是应力范围的一半snwohler的铁路部件试验设备18521870早期疲劳试验早期疲劳试验haftlogfatiguelifewohler的一些旋转弯曲试验数据早期早期ssnn曲线曲线ssn方法方法sn方法用名义应力范围作为疲劳载荷的度量试验在表征sn曲线的应力范围的几个级别上进行这样的曲线可以来自光滑试件独立部件子装配或者完整结构ssn方法的应用方法的应用sn方法的应用包括
够比照R=-1时所获得的循环S-N曲线。 • 注:受压平均应力不影响疲劳寿命.
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，因此对微小的应力增加都非常敏感 • 疲劳的过程包含从持续的滑移带上微小裂纹的生成到持续弹塑性变形下长裂纹的
扩展整个过程
疲劳研究简介
是 即将破坏？ 预警计算 否
信号监控
调整使用行为
疲劳寿命
疲劳设计的目标量化 疲劳寿命：设备在正常使用过程中，所承受交变载荷的循环次数。
裂纹萌生寿命
裂纹扩展寿命
总寿命
疲劳破坏研究的基本内容
内因：材料的基本特性、几何尺 寸、表面处理等抗疲劳性质
循环（Sa，Sm）i
外因：载荷特征的提取及其对疲 劳过程的影响
基于有限元的虚拟疲 劳分析可对焊点位置 做合理的优化，大大 减少样品试验的费用
算命先生与科学家
疲劳理论，究竟是算命先生还是科学家？应用成败的关键在于细节 材料试验 载荷谱 参数修正 …
布莱尔
布什
普京
综合工程
社会效应和经济性重要 基数庞大 … 合理的疲劳寿命设计
合理的区间
经济性及社会效应
计算分析：
N f x, y, z... N f x, y, z... N f x, y, z... N f ~ ... x y z
模拟试验：
N f ~ N f x, y, z...
关联
有限元疲劳的工程应用
一个实例：散热器某焊接部位的焊点分布 焊点数量？ 焊点位置？
S3 S3
1 K f
ΔS
Se Se
msur msize Kf
Nf
局部应变（e-N）法
同样的局部应变，同样的裂纹萌生寿命
t
f
E
2N
f
b
f 2N f
c
εa
2Nf
局部应变法修正
平均应力：根据Neuber法则算平均应力，应用SWT方法或Morrow方 法修正eN曲线 表面加工质量和表面处理 应力集中 …
ANSYS疲劳分析
ANSYS疲劳分析ANSYS是一种流行的工程仿真软件，用于进行各种工程问题的有限元分析。
在工程实践中，疲劳分析是一个非常重要的领域。
疲劳是指材料在重复载荷作用下逐渐破坏的过程。
疲劳分析的目的是评估结构在实际使用条件下的寿命和性能。
ANSYS可以用来进行疲劳分析，通过确定应力和应变的分布，评估结构在长期使用中可能出现的问题。
在进行疲劳分析之前，首先要进行有限元模型的建立。
这包括将结构模型导入到ANSYS中，确定边界条件和加载条件等。
在进行疲劳分析时，首先要确定疲劳载荷的类型和大小。
这可以通过实验测量或数值模拟来获取。
然后，将载荷应用在结构模型上，并进行动态分析。
ANSYS可以模拟不同的载荷情况，例如正弦载荷、随机载荷和脉冲载荷等。
通过分析结果，可以获得结构在不同位置的应力和应变分布。
在完成动态分析后，可以对结果进行验证和修正。
如果分析的结果与实际测量不符，可能需要对模型进行修正。
修正的方法包括调整材料的本构模型、改变模型的几何形状或重新定义载荷条件等。
完成验证后，可以进行疲劳分析。
在ANSYS中，可以使用不同的疲劳分析模块进行分析。
其中最常用的是疲劳寿命评估模块。
该模块可以根据疲劳参数和材料的S-N曲线，预测结构在给定载荷下的疲劳寿命。
这可以帮助工程师评估结构的安全性和可靠性，并采取适当的措施来延长结构的使用寿命。
疲劳分析还可以进行应力寿命曲线分析。
该分析方法可以通过建立不同应力水平和循环数的组合，预测结构的疲劳寿命。
这对于识别结构中的关键部位和进行寿命预测非常有帮助。
此外，还可以使用应变寿命方法进行疲劳分析。
该方法通过应变历程和损伤累积，评估结构在疲劳载荷下的性能。
在完成疲劳分析后，可以对结果进行后处理。
这包括评估结构的疲劳寿命、疲劳裕度和故障位置等。
通过分析结果，可以确定哪些部位可能会在疲劳过程中发生破坏，并采取适当的措施来加强这些部位。
总之，ANSYS是进行疲劳分析的强大工具。
它可以用于建立结构模型、应用载荷、进行动态分析和预测结构的疲劳寿命。
疲劳分析与MSC.Fatigue
+∞
0
& ⋅ f (a , y & )dy & y
马 天 飞
γ =∫
+ a
+∞
0
− 2 σ & ⋅ f (a , y & ) dy & = Y& ⋅ e 2σ Y y 2πσ Y
a2
24
Ø4
车 辆 随 机 振 动 理 论 及 应 用
四、正穿越a的期望频率
Ø 正穿越y＝0的期望频率为
+ γ0 =
二、平稳宽带过程的峰值分布
Ø 随机过程 Y(t) 的 极 大 值（ 峰 值）出 现 的 平 均 频率 称 为 极 大值频率。 Ø 平稳宽带过程Y(t)的峰出现 的条件是，在t时刻
& (t ) = 0 且 && y y (t ) < 0
马 天 飞
Ø 曲线关于直线是不对称的； Ø 当 a = σ Y 时，曲线有极大值； Ø 峰值 P非常小或非常大的概率很小，而且大多数峰值都出现在 标准差附近。 （例题3-2）
Ø 在dt时间内正穿越y＝a的平均次数为 γ dt 。 Ø 显然，当dt很小时，可以认为dt时间内正穿越y＝a的 平均次数与dt内发生正穿越a的事件的概率是相等的。 即
+ γa dt = dt ∫ +∞ 0
+ a
& ⋅ f (a , y & )dy & y
车 辆 随 机 振 动 理 论 及 应 用
四、正穿越a的期望频率
马 天 飞
11 12
Ø2
车 辆 随 机 振 动 理 论 及 应 用
二、窄带过程的理想化自谱
Ø 将响应过程的自谱曲线理想化成直线，用下式描述
疲劳分析及概念范文
疲劳分析及概念范文疲劳分析是一种对个体在特定工作条件下的疲劳程度进行评估和分析的方法。
它通过对工作任务的性质、工作环境、个体能力等因素的综合考虑，来判断个体在工作中是否存在疲劳，并对疲劳程度进行量化和分析。
疲劳是一种身心疲惫的状态，是由于长时间、高强度的工作或活动而造成的。
它不仅会影响个体的身体健康，还会降低工作效率和生产力，增加工作安全事故的风险。
因此，疲劳分析对于个体和组织都具有重要意义。
在进行疲劳分析时，需要考虑以下几个方面的因素：1.工作任务的性质：不同种类的工作任务对个体的疲劳程度有不同的影响。
例如，长时间的体力劳动会更容易引起肌肉疲劳，而长时间的脑力劳动则会更容易引起脑力疲劳。
2.工作环境：工作环境的温度、噪音、光线等因素也会影响个体的疲劳程度。
高温、高噪音、强光等环境条件会加剧个体的疲劳感。
3.个体能力：个体的体力和心理能力也是影响疲劳程度的重要因素。
体力较强的个体在体力劳动中能够更好地适应，而心理压力较大的个体在脑力劳动中更容易感到疲劳。
对于疲劳的评估和量化，通常使用心理学和生理学的方法来进行。
心理学方法包括主观评价和客观评价两种。
主观评价是通过问卷调查、个体自述等方式，让个体主观地评价自己的疲劳程度。
客观评价则是通过行为观察、心理测试等方式，通过客观指标来判断个体的疲劳程度。
生理学方法则是通过测量个体的生理指标来评估疲劳程度，例如心率、血压、体温等。
这种方法相对客观，但需要专业设备和操作，成本较高。
研究人员和专业机构已经开发了一些疲劳评估工具和方法，例如疲劳评价量表、疲劳测量仪等。
这些工具可以帮助个体和组织更好地评估和管理疲劳问题。
疲劳分析的概念及方法已经被应用到多个领域中，例如交通运输、医疗护理、工业生产等。
通过对工作环境和任务进行改进，可以减少个体的疲劳感，提高工作效率和生产力，降低工作安全事故的风险。
总之，疲劳分析是一种对个体在工作中疲劳程度进行评估和分析的方法。
通过考虑工作任务的性质、工作环境、个体能力等因素，可以得出个体的疲劳程度，并采取适当的措施来减少疲劳感，提高工作效率和生产力。
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裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II
裂纹的产生和扩展: STAGE I AND II (续)
~1Байду номын сангаасm
Persistent Slip Band Formation
Stage I Crack Growth
Nf = Ni + Np
Total Life
= Crack Initiation + Crack Growth
S-N
Local Strain
LEFM
应力寿命 (S-N) 方法
应力寿命 (S-N) 理论
• S-N 方法评估全寿命，而没有清楚区分初 始裂纹和裂纹扩展
• 它通常要求涉及到几何模型的试验数据是 结构S-N曲线
snom
s nom
The life of this . . . . . . . . . . . . . . . . is the same as the life of this . . . . . if both are subject to the same nominal stress
E-N 方法
• 材料S-N曲线从光滑样件试验中获得，随后 可以修改成为反映缺口，表面处理等影响 的实际结构的曲线
假设和定义
● 变形可以被分成弹性(可完全回复的)和塑 性(永久变形的)部分
● 应力范围是一个循环中的最大、最小应 力的代数差
● 应力幅值是应力范围的一半
S-N曲线
早期疲劳试验
Wohler的铁路部件试验设备 (1852 to 1870)
方法总结
• This is an interesting view of the 3 methods but is practically flawed because in reality the S-N and E-N approaches are just slightly different versions of the same type of approach.
Plastic (Low Cycle
Fatigue Line)
Elastic (High Cycle Fatigue Line)
N
S-N和E-N疲劳曲线比较
Low Cycle Region
(EN Method)
High Cycle Region
(SN or EN Method)
'Infinite Life'
• 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。
• 许多汽车部件的设计允许使用中出现大的塑 性变形(特别是在试车场)。这种情况下 E-N
E-N方法- 相似理论
耐久性和疲劳分析概述
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!”
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;
• 裂纹扩展方法是以线弹性断裂力学(LEFM) 为基础的
• 它将应力强度因子和裂纹扩展速率联系起来
• 采用逐个循环计算来预测寿命
裂纹扩展方法- 相似理论
This crack . . . . . . . grows at the same rate as this one if both experience the same stress intensity factors
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。
Stress Amplitude
S-N 方法 – 相似理论
Unnot ched Shaft Notched Shaft Life in Cycles
Stage II Crack Growth
疲劳寿命计算方法概述
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
• 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
e
e
The crack initiation life here . . . . . is the same as it is here . . . . . if both experience the same local strains
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。
/s
E-N Curve S-N Curve
1000 Cycles
107 Cycles
S-N & E-N 曲线在高周期 区域重合因为名义应力是 线弹性的
E-N 也能用到低周期区域 。S-N不能, 因为该区域不 存在线性应力-应变关系
N
裂纹扩展(LEFM)方法
• 裂纹萌生后剩余的寿命是多少?
• 一个已经或即将发生裂纹的部件其安全寿命 或相应监测计划是怎样的?
早期S-N曲线
Stress Amplitude
Unnotched Shaft Notched Shaft
Log (fatigue life)
Wohler的一些旋转弯曲试验数据
S-N 方法
• S-N 方法用名义应力范围作为疲劳载荷的 度量
– 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生
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 微小的应力增加都非常敏感
• 疲劳的过程包含从持续的滑移带上微小
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);