有限元软件进行疲劳分析的若干问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题
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机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中,有限元分析是一种重要的工具,可以用来评估和优化设计的强度、刚度、疲劳寿命等性能,降低产品的开发成本和风险。
在进行有限元分析时,有几个关键问题需要注意和解决。
首先是模型的建立。
模型的建立是有限元分析的基础,它决定了分析结果的准确性和可靠性。
在建立模型时,需要根据实际情况选择适当的单元类型、单元尺寸和单元数量,保证模型能够准确地描述物体的几何形状和材料性质。
还需要考虑到边界条件的设定,确保模型受到合理的外载荷和约束。
其次是材料性质的确定。
有限元分析的准确性很大程度上依赖于材料性质的准确性。
在进行分析时,需要根据材料的实际性质来确定杨氏模量、泊松比、屈服强度、断裂韧性等参数。
对于复合材料等非均质材料,还需要考虑各向异性的影响。
还需要注意材料的温度依赖性和变形能力等因素。
第三个关键问题是边界条件的设定。
边界条件是指约束和载荷的设定,它们对分析结果有很大影响。
在进行有限元分析时,需要根据实际应用情况合理地设置边界条件,使得模型能够准确地模拟物体的工作状态。
对于载荷的设定,需要考虑到方向、大小和作用时间等因素。
对于约束的设定,需要确保模型的自由度数目与实际情况相符,并注意约束的刚度是否过大或过小。
最后一个关键问题是网格及其质量的控制。
有限元分析需要将物体离散为有限个单元,然后求解这些单元的变形和应力等参数。
单元网格的选择和质量将直接影响分析结果的准确性和稳定性。
在进行有限元分析时,需要遵循网格生成的原则,如均匀性、光滑性和刚度适应性。
还需要对网格进行细化和改进,以提高分析的准确性。
在进行有限元分析之前,需要对网格进行验证和检验,确保网格质量达到要求。
机械设计中有限元分析的关键问题包括模型的建立、材料性质的确定、边界条件的设定和网格质量的控制。
通过合理解决这些问题,可以得到准确可靠的分析结果,为机械产品的设计和优化提供支持和指导。
基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告
![基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告](https://img.taocdn.com/s3/m/2dc780b7dbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76e08.png)
基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对齿轮的疲劳进行分析,计算出齿轮的最大寿命。
然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为齿轮的优化分析提供了充分的理论依据,并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想,对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析如下图所示为某齿轮三维模型,参考图示形状,自定义尺寸,并建立一对啮合齿,施加50N*M扭矩进行齿轮接触分析,随后进行疲劳分析,分析齿轮寿命,材料为40Cr。
图1 齿轮三、有限元建模寿命分析之前需要进行强度分析,在Windows“开始”菜单中执行ANSYS—Workbench 命令。
创建项目A,进行静力学分析,双击左侧的static structure即可图 2 强度分析项目如图 3所示,40Cr材料的杨氏模量为2.1e11Pa,泊松比为0.3,密度7800kg/m3,两对齿轮的材料一致。
图 3 材料定义双击Geometry进入几何模型建立模块,进行几何建模。
只需要建立齿轮的端面然后拉伸即可,另一对齿轮采用该齿轮进行对称偏移获取,首先建立齿轮端面草绘,为保证结构对称,只建立一半截面,如下图所示:拉伸截面,并对称建立整个单齿,如下所示:同理建立另一齿轮,最终模型如下所示进入Workbench进行材料设置,其中齿轮分别设置材料为结构钢。
进行网格划分,设置网格尺寸为2mm,最终有限元网格模型如下图所示:图7 网格设置图8 网格模型模拟实际情况,从动齿内圈固定,主动齿施加扭矩,如下图所示图9 载荷约束四、有限元计算结果(1)位移变化,如图12所示,结果最大变形为0.2mm,图12 位移云图(2)等效应力计算结果,如图3所示,最大等效应力为467.4MPa图13 等效应力云图添加Fatigue tool进行疲劳分析,Fatigue设置如下寿命云图如下所示,应力最大区域,寿命最小,该齿轮最多可以使用14794次,此后便会发生裂纹破坏。
《ABAQUS有限元分析常见问答解答》常见问答
![《ABAQUS有限元分析常见问答解答》常见问答](https://img.taocdn.com/s3/m/92a52c5153d380eb6294dd88d0d233d4b04e3f43.png)
《ABAQUS有限元分析常见问答解答》常见问答Q:什么是有限元分析?A:有限元分析是一种数值模拟方法,用于解决工程结构的力学行为和应力分布问题。
它将结构分割成一系列小的有限元单元,并利用有限元理论和数值计算方法求解结构的力学响应。
Q:有限元分析有什么应用领域?A:有限元分析广泛应用于工程领域,如航空航天、汽车工程、建筑结构、管道工程等。
它可以用于模拟结构在不同工况下的受力行为,预测结构的变形、应力、疲劳寿命等。
此外,有限元分析还可以用于优化设计,提高结构的性能和安全性。
Q:ABAQUS是什么?A: ABAQUS是一种有限元分析软件,由法国达索系统公司(Dassault Systemes)开发和销售。
ABAQUS提供了广泛的分析功能和工具,包括线性和非线性分析、动力学分析、热分析、疲劳分析等。
Q:如何进行有限元分析?A:进行有限元分析通常需要以下步骤:首先,准备结构的CAD模型,并对其进行网格划分。
然后,定义结构的边界条件、材料参数和加载条件。
接下来,设置分析类型和求解器选项。
最后,运行分析并分析结果。
Q:有限元网格划分的原则是什么?A:有限元网格划分的原则是使得结构在每个单元内的变形和应力变化尽量平缓。
同时,网格划分应该尽可能与结构的几何形状相符,以获得更精确和可靠的分析结果。
通常,复杂形状的结构需要更精细的网格划分。
Q:有限元分析中的边界条件有哪些?A:在有限元分析中,边界条件是用来约束结构的自由度,以模拟实际工况。
常见的边界条件包括固定边界(约束平移和旋转自由度)、强制位移(施加位移边界条件)、受力施加边界条件等。
Q:如何选择适当的材料模型?A:材料模型的选择应根据材料的行为特性和分析目的进行。
对于线性弹性材料,可以使用线弹性模型。
对于非线性材料,如塑性材料或橡胶材料,可以选择合适的非线性模型。
在选择材料模型时,还要考虑材料的温度依赖性、破坏准则等因素。
Q:有限元分析中的求解器有哪些?A:ABAQUS提供了多种求解器,用于求解不同类型的分析问题。
ansa lsdyna疲劳分析 (2)
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ansa lsdyna疲劳分析
LS-DYNA是一种用于非线性动力学分析的有限元软件。
它可以用于模拟各种结构在不同加载情况下的动态响应。
在
LS-DYNA中进行疲劳分析时,可以使用一系列的动态加载模拟来模拟结构的实际使用情况。
以下是在LS-DYNA中进行疲劳分析的一般步骤:
1. 创建有限元模型:使用CAD软件创建结构的几何模型,并导出为适用于LS-DYNA的有限元网格模型。
2. 定义材料性能:为结构定义合适的材料模型和材料参数,包括弹性模量、屈服强度、断裂韧度等。
3. 设置加载条件:指定加载条件,包括载荷大小、载荷类
型和载荷历程,以模拟结构的实际使用情况。
4. 进行动态分析:运行LS-DYNA来执行动态分析,模拟
结构在加载条件下的响应。
5. 提取应力历程:从动态分析结果中提取结构中关键位置
的应力历程,并转换为疲劳载荷。
6. 进行疲劳分析:使用疲劳软件(如FE-Fatigue)来进行
疲劳分析,计算结构在疲劳载荷下的寿命。
7. 结果评估:评估疲劳分析结果,确定结构的寿命和可能
的疲劳失效位置。
需要注意的是,LS-DYNA本身并不提供完整的疲劳分析功能,而是通过与疲劳软件的集成来实现疲劳分析。
因此,
在进行LS-DYNA的疲劳分析时,需要选择适合的疲劳软件,并进行软件之间的数据传输与集成。
有限元法进行疲劳分析
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元计算科技发展有限公司是一家既年青又悠久的科技型企业。年青是因为她正处在战略重组 后的初创期,悠久是因为她秉承了中国科学院数学研究所在有限元和数值计算方面所开创的光荣 传统。元计算的目标是做强中国人自己的计算技术,做出中国人自己的CAE软件。
元计算秉承中国科学院数学与系统科学研究院有限元自动生成核心技术(曾获中科院科技进 步二等奖、国家科技进步二等奖),通过自身不懈的努力与完善,形成一系列具有高度前瞻性和 创造性的产品。
5. 评估(Evaluation) 一般来说,我们可进行下列估算: ·事件损伤(Event Damage) ·事件损伤方向(Event Damage Direction) ·损伤累积(Accumulated Damage) ·事件寿命估算(Event Life Estimate)
6. 后处理(Post Processing) 疲劳分析的后处理与静力学的后处理完全一致,此处不再重复。
有限元法进行疲劳分析
一、有限元法疲劳分析的基本思路
用有限元法进行疲劳分析,其基本思路是:首先进行静或动强度分析,然后进入到后 处理器取出相关的应力应变结果,在后处理器中再定义载荷事件,循环材料特性,接着根 据所需要的疲劳准则对每一个载荷事件进行寿命计算,最后根据累计损伤理论判断是否开 始破坏。由于结构受力状态往往是一复杂的应力状态,而在实验中测 得的结构材料S-N曲 线又常是在简单应力状态下获得的,因此常用最小能量屈服准则或其它等效准则,将所研 究的疲劳点上的复杂应力用一个等效应力替代。对有限元法而言,这一过程很容易实现。 等效替代以后,即可参照原始材料的S-N曲线进行疲劳寿命评估。上述方法称之为应力-寿 命法或S-N法,该方法不严格区 分裂纹产生和裂纹扩展,而是给出结构发生突然失效前的 全寿命估计。当然,还可以采用更加现代化的局部应变法或初始裂纹法。因篇幅所限,因 此仅讨论S-N法,且针对车辆结构疲劳分析。
基于有限元的疲劳分析方法及实践
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基 于有 限元 的疲 劳分析 方 法及 实 六 践
王彦伟 罗继伟 z 叶 军 z 陈立平 , (华 中科技大 学 国家 C D支撑 软件 工程技 术研 究 中心 , A 武汉 4 07 ) 洛 阳轴 承研究 所 , 304 ( 洛阳 4 13 ) 704
F A a e t u n lssa d I p l a in E b s df i ea ay i n sa p i t ag t c o
W ANG Ya — e L iw i, u C N ip n 1 n w i, UO j— e2YE J n 。 HE L— ig
(C D C ne , u zo gU i r t f ce c A e trH ah n nv s yO i e&T c nlg , h n4 0 7 , hn ) ei S n eh o y Wu a 3 0 4 C ia o
和不同载荷顺序对疲劳寿命的影响 , 因而无法适用与塑性变形居 主导地位的低周疲劳情况。
微观塑性变形有关 ; 但从宏观上 , 人们仍然根据疲劳破坏发生时 的应力循环次数 , 将疲劳破坏分为高周疲劳和低周疲劳[ 其中 , 1 】 。 高周疲劳受应力幅控制中 , 循环应力 的水平较低 , 弹性变形居 主
s w ebsd ai eaa s r eso m cie at l oa di eal o a ae f g nl ipo s ahn riea r e dt . t f r t u ys c f p b t n i s
Ke r s y wo d :Fa i u na y i;Fi t lm e na y i ; a p c r m ;Cr k tg e a l ss niee e nta l ss Lo d s e t u ac
联合ANSYS Workbench和nCode DesignLife进行疲劳分析
![联合ANSYS Workbench和nCode DesignLife进行疲劳分析](https://img.taocdn.com/s3/m/7de8dff68bd63186bcebbc64.png)
联合ANSYS Workbench和nCode DesignLife 进行疲劳分析2018-09-09 21:38设计/技术疲劳失效是机械零部件失效的主要形式。
如何对这些结构进行有效的疲劳分析,引起了很多产品设计工程师的关注。
对于一般零部件的疲劳分析,并没有理论公式可以解决,几乎都是依据有限元技术以及疲劳分析技术。
因此联合有限元分析软件和疲劳分析软件,对这些零部件进行疲劳分析,是解决这类问题的有效途径。
ANSYS Workbench是世界上著名的以多物理场分析为特色的有限元分析软件,而DesignLife是ANSYS nCode下功能强大的疲劳分析软件。
本文以材料力学中中一根变截面轴的弯扭组合的疲劳分析为例,说明如何联合这两款软件对之进行疲劳分析。
问题描述如下:一根变截面轴,左边轴段(蓝色部分)固定,而在最右边轴段上(红色部分)施加一个1N的集中力(它导致弯曲变形)和一个1000Nmm的集中力偶(它导致扭转变形)对于这两种载荷的时间历程,使用力传感器进行测定94秒,得到如下图所示的时间历程曲线。
上图中的红色曲线图反应了集中力随时间的变化规律,横坐标是时间,单位是秒,这里测试了94秒。
而纵坐标是载荷的大小。
从图中可以看出,最大的载荷是18KN 左右,而且也可以看到,载荷的变化很不规则,并非理想的循环方式。
而蓝色曲线反应的是集中力偶随时间变化的规律,其幅值在-2717到2834之间改变。
该轴的材料已经给定,是碳钢SAE1045_390_QT.现在要求对该轴进行疲劳分析。
使用Workbench和DesignLife对之进行疲劳分析,分为两步。
第一步是在Workbench中建立有限元模型,并分别施加集中力和集中力偶,通过计算,得到两种情况的米塞斯应力,这相当于两种工况,这样可以得到ANSYS Workbench 的结构分析结果文件*.rst.第二步在DesignLife中进行,首先根据疲劳分析的五框图,构造疲劳分析流程,然后分别设定各个框图的属性,即有限元结果文件,载荷文件,材料文件,疲劳分析选项,然后启动分析,通过后处理以查看轴上各点的疲劳寿命。
基于有限元的疲劳分析方法及实践
![基于有限元的疲劳分析方法及实践](https://img.taocdn.com/s3/m/1eb01e09ef06eff9aef8941ea76e58fafab045e5.png)
基于有限元的疲劳分析方法及实践基于有限元的疲劳分析方法及实践疲劳是物体在循环荷载作用下发生的连续循环应力引起的损伤和破坏过程,对于工程结构的安全可靠性至关重要。
为了预测和评估结构在长期使用中的疲劳寿命,我们需要进行疲劳分析。
有限元方法是一种广泛应用的用于疲劳分析的数值模拟方法,它能够预测结构在不同应力循环下的寿命和破坏。
有限元方法基于结构的离散化,通过将结构划分为多个小单元来近似描述结构的力学行为。
在疲劳分析中,有限元方法可以应用于确定结构在复杂载荷历程下的应力和应变分布,并进一步评估结构的寿命。
下面将介绍有限元疲劳分析的基本步骤和实践经验。
首先,进行有限元模型建立。
有限元模型是指根据结构的几何形状和物性参数,以及实际工作条件建立的数值模型。
通过使用计算机辅助设计软件,我们可以将结构的几何形状进行精确建模,并定义结构中的材料参数和加载条件。
其次,确定结构的应力循环历程。
在实际工作中,结构往往会受到多种复杂的载荷作用,在疲劳分析中需要对这些载荷进行定量描述。
一般情况下,我们可以通过实验测量或者数值模拟来获取结构在不同工况下的应力循环历程。
接下来,进行疲劳寿命预测。
通过有限元分析软件,可以计算出结构在不同应力循环下的应力和应变分布。
利用经验公式或者材料的疲劳性能曲线,可以计算出结构在不同应力循环下的疲劳寿命。
疲劳寿命预测是疲劳分析的核心内容,它可以帮助工程师判断结构的安全性,进而进行优化设计。
最后,进行疲劳寿命验证。
在疲劳寿命预测的基础上,需要通过一定的实验验证来确定与有限元分析结果的一致性。
疲劳试验可以使用转子转速、台阶加载或实际工况加载等方法进行,通过实验可以验证有限元模型的准确性和可靠性。
对于疲劳分析的实践经验,有以下几点需要注意:1.准确建立有限元模型。
有限元模型的准确性关系到疲劳分析结果的可靠性。
在建模过程中,需要仔细考虑结构的几何形状、边界条件和材料参数等因素,确保模型与实际工程结构相匹配。
有限元法进行疲劳分析
![有限元法进行疲劳分析](https://img.taocdn.com/s3/m/de55b6e3d0f34693daef5ef7ba0d4a7303766c55.png)
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
有限元疲劳分析
![有限元疲劳分析](https://img.taocdn.com/s3/m/0818b519b7360b4c2e3f64f6.png)
有限元疲劳分析1有限元疲劳分析概述1.1结构疲劳的基本概念随时间作周期性或非周期性变化的载荷称为交变载荷,大多数承载的机械构件都在这种交变载荷作用下工作。
由于载荷的变化,使试件或构件的材料内产生随时间变化的交变应力与交变应变。
试件或构件材料在交变应力与交变应变的作用下,裂纹萌生、扩展,直到小片脱落或断裂的过程称为疲劳。
构件因发生疲劳破损而使其丧失正常工作性能的现象称为疲劳失效。
试件抵抗疲劳失效的能力称为材料疲劳强度;构件抵抗疲劳失效的能力称为结构疲劳强度。
这里“结构”是机械零件、部件或整个系统的统称。
1.2如何减轻或者避免结构疲劳?保守设计,缺点是:浪费材料,产品的竞争力下降;疲劳分析,包括理论方法和试验方法。
1.3基于有限元疲劳分析的基本流程结构疲劳分析有多种方法,如试验法、经典理论法以及基于有限元的方法等。
基于有限元疲劳分析的基本流程如图1所示。
图1. 基于有限元法的疲劳分析基本流程依据载荷、分析问题规模的不同,可以应用不同的有限元疲劳分析方法,主要包括: 基于准静态有限元计算的疲劳分析方法;基于瞬态分析有限元计算的疲劳分析方法;基于振动分析有限元计算的疲劳分析方法。
2载荷结构疲劳是由于交变载荷引起的,因此需要考虑结构所受载荷的类型及性质,及载荷的作用历程特性,如:载荷的频率特性和作用时间等。
3静应力疲劳分析方法3.1静应力计算静应力计算的特点:简便快捷;对硬件要求低;对准静态问题较为适用;对动态问题误差较大。
静应力计算的几种方法:最大载荷方法等幅载荷方法变幅载荷方法准静态方法3.2静应力疲劳分析方法3.2.1最大载荷疲劳分析方法采用瞬时最大载荷作为静载条件,根据疲劳试验数据库给出应力指标,例如:Mile steel 500MPa;Aluminum 150MPa。
3.2.2横幅载荷疲劳分析方法以发动机悬置支架为例,在某些特定工况(如颠簸),可以将载荷简化为)F 的形式,在有限元分析中,可以将幅值L作为静载,得到应力结果后,可Ltsin()(wt以根据经典理论方法或采用疲劳分析软件很容易可以得到疲劳分析结果(如:循环次数、时间或安全系数等)。
关于疲劳问题的有限元分析清单
![关于疲劳问题的有限元分析清单](https://img.taocdn.com/s3/m/3b56169f85868762caaedd3383c4bb4cf7ecb717.png)
关于疲劳问题的有限元分析清单•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周次疲劳有限元分析步骤1.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;2.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。
3.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。
4.输入材料的S-N或者E-N曲线。
5. 定义被分析对象表面粗糙度 (surface finish)•No finish 不处理(即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响)•Polished 抛光•Ground 磨削•Good machined 好的切削表面•Ave machined 一般的切削表面•Poor machined 差的切削表面•Hot rolled 热轧表面•Forged 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)•Nitride 渗氮处理•Cold rolled 冷轧处理•Shot peened 喷丸处理7. Fatigue分析,通过应力计算出循环次数,即寿命。
8. 结果输出疲劳有限元分析步骤应力-寿命曲线 (S-N曲线)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。
基于有限元方法的机械结构疲劳分析与寿命预测
![基于有限元方法的机械结构疲劳分析与寿命预测](https://img.taocdn.com/s3/m/6a6c04391611cc7931b765ce05087632311274eb.png)
基于有限元方法的机械结构疲劳分析与寿命预测疲劳分析与寿命预测在机械结构设计中具有重要的意义。
通过对材料的疲劳特性进行研究,并结合有限元方法建立数值模型,可以有效地预测机械结构在使用过程中的受力情况和寿命。
疲劳是机械结构在循环加载下出现的一种失效模式,通常会导致结构的裂纹扩展和损伤积累。
疲劳失效对于安全和可靠性至关重要,因此必须对结构进行疲劳分析,以了解其耐久性和使用寿命。
有限元方法是一种常用的数值分析方法,可以将机械结构抽象成离散的小单元,通过求解控制方程组,得到结构的应力、应变分布。
在疲劳分析中,有限元方法可以用来计算结构在循环加载下的应力应变历程,进而预测结构的疲劳寿命。
首先,需要确定材料的疲劳特性。
疲劳特性包括S-N曲线和疲劳极限等参数。
S-N曲线描述了应力与寿命之间的关系,是进行疲劳寿命预测的重要依据。
疲劳极限是指承受无限循环次数的最高应力。
这些参数可以通过实验获得或从已有的数据库中获取。
接下来,建立机械结构的有限元模型。
有限元模型需要包括结构的几何形状、材料性质以及外加载条件等信息。
通过对结构进行网格划分,可以将结构抽象成大量的小单元,从而将求解控制方程组的问题转化为求解离散方程组的问题。
然后,进行加载与边界条件的设定。
加载条件是指施加到结构上的载荷,可以是静态加载或动态加载。
边界条件是指限制结构运动的约束条件,可以是支座约束或预定位约束等。
这些条件需要根据实际情况进行合理设定。
在求解有限元方程组之后,可以得到结构各处的应力与应变分布。
通过与疲劳特性相结合,可以计算得到结构在循环加载下的疲劳寿命。
通常使用疲劳强度折减因子来考虑不同应力水平下的寿命衰减。
通过以上步骤,可以进行一次基于有限元方法的机械结构疲劳分析与寿命预测。
然而,实际工程中的机械结构往往受到多种不确定因素的影响,如材料的不均匀性、加载条件的随机性等。
因此,在疲劳分析中,还需要考虑不确定性的影响。
一种常用的方法是应用统计学方法进行可靠性分析。
基于有限元分析的工程结构疲劳寿命预测技术研究
![基于有限元分析的工程结构疲劳寿命预测技术研究](https://img.taocdn.com/s3/m/3903982759fafab069dc5022aaea998fcc224037.png)
基于有限元分析的工程结构疲劳寿命预测技术研究一、引言工程结构的疲劳寿命预测是一个十分重要的问题,随着机械、航空、航天、汽车等各个领域的发展,对于结构疲劳寿命的预测和管理越来越受到重视。
近年来,基于有限元分析的疲劳寿命预测技术逐渐得到了广泛的运用。
本文旨在对基于有限元分析的工程结构疲劳寿命预测技术进行研究和探讨,介绍其基本原理、方法和实现流程。
二、基本原理疲劳是指在反复交替的周期性应力下,材料或结构出现破坏的现象。
通常情况下,疲劳破坏是极难预测的,因为其破坏形式复杂,与外部环境、结构几何形状以及材料性质等都密切相关。
而有限元分析是一种广泛应用于结构分析的数值方法,通过采用数学模型对结构进行离散化,即把一块结构分解成有限个单元,每个单元通过计算来近似表现结构的实际状态,从而预测结构的响应和性能状态。
基于有限元分析的疲劳寿命预测技术的基本原理是通过有限元分析方法计算出结构在周期性应力作用下的应力变形响应,然后基于材料的本构关系,对寿命进行预测。
三、方法1. 分析结构的工作条件和应力分布在疲劳寿命预测之前,首先需要明确分析结构的工作条件和应力分布情况。
通常这个过程需要进行应力分析、材料本性质检测、解决几何形状对应力分布的影响等。
2. 建立有限元模型在确定了工作条件和应力分布情况后,接下来就需要建立有限元模型。
这个过程需要建立合适的几何模型,并进行离散化处理。
在有限元模型中,需要对结构进行单元选择、划分、材料参数的输入和加载条件的设定等。
3. 基于有限元分析计算结构应力变形情况基于有限元分析方法,可以将结构分割为若干个小的单元,对于每一个小单元,使用节点求解的方法求解出其应变场,并代入该单元材料的本构关系中,计算出该单元内应力的分布情况。
4. 确定疲劳损伤指数疲劳损伤指数(Fatigue Damage Index,FDI)是衡量疲劳破坏的尺度,通常用来预测结构的寿命。
FDI的计算依赖于疲劳损伤积累规律,其具体计算方法相当复杂,需结合实际情况,包括结构的几何形状、应力水平、频率等因素进行分析。
有限元软件进行疲劳分析的若干问题
![有限元软件进行疲劳分析的若干问题](https://img.taocdn.com/s3/m/a64b16c0bb0d4a7302768e9951e79b896802688a.png)
有限元软件进行疲劳分析的若干问题随着现代工程技术的不断发展,有限元方法已经成为了工程设计和分析的主要技术之一。
其中,疲劳分析是有限元方法的一个重要应用领域之一。
在疲劳分析中,有限元软件发挥着关键作用,可大大降低疲劳试验的成本和时间,提高产品的可靠性和安全性。
然而,在有限元软件进行疲劳分析的过程中,仍存在一些问题需要注意和解决。
本文将就有限元软件进行疲劳分析的若干问题进行深入探讨。
一、疲劳载荷的应用疲劳载荷是疲劳分析的重要参数之一,也是进行疲劳分析的基础。
在有限元软件中,如何应用疲劳载荷进行疲劳分析是一个值得注意的问题。
首先需要确定疲劳载荷的类型,例如,是循环载荷、随机载荷还是交变载荷,不同类型的载荷对结构的疲劳响应有不同的影响。
其次,需要确定疲劳载荷的频率及振幅等参数,这些参数对结构的疲劳寿命有直接影响。
在确定疲劳载荷后,需要将其输入到有限元软件中进行分析。
常用的方法是将疲劳载荷作为边界条件输入到模型中,并进行动态分析。
在使用这种方法时,需要注意边界条件的有效性和合理性,以及模型的动态响应是否合理。
二、材料参数的确定材料参数对疲劳寿命的估算及预测有着重要的影响,因此材料参数的确定是有限元软件进行疲劳分析时的重要问题之一。
首先需要确定材料的疲劳强度和疲劳极限,这些参数通常需要进行大量的实验测试才能确定。
其次,需要确定材料的应力-应变曲线及疲劳裂纹扩展速率等参数。
在有限元软件中进行疲劳分析时,常用的方法是将材料的本构关系作为输入,并进行应力-应变分析。
这种方法的优点是能够考虑材料压缩性等因素对疲劳寿命的影响,但缺点是需要大量的材料测试数据来确定材料的本构关系。
三、疲劳裂纹的建模疲劳裂纹是疲劳分析的重要对象之一,需要通过有限元软件进行建模和分析。
在建模过程中,需要考虑裂纹的形状、深度、分布等因素,以及裂纹的位置和方向。
对于复杂结构的疲劳分析,裂纹建模是一个重要的工作。
疲劳裂纹建模的方法有多种,其中常用的方法是采用分段建模法,即将裂纹分为若干段,并针对每段进行建模和分析。
基于有限元方法的机械结构疲劳强度分析
![基于有限元方法的机械结构疲劳强度分析](https://img.taocdn.com/s3/m/52e697574531b90d6c85ec3a87c24028905f8512.png)
基于有限元方法的机械结构疲劳强度分析疲劳强度分析是机械结构设计中的重要一环,通过分析结构在工作循环载荷下的疲劳破坏情况,可以评估结构的寿命和可靠性。
有限元方法作为一种广泛应用于结构分析的数值方法,被广泛应用于机械结构疲劳强度分析中。
在进行疲劳强度分析前,首先需要建立结构的有限元模型。
有限元模型的建立是基于结构的几何形状和材料特性,通过将结构离散化成多个小单元来进行近似计算。
常见的有限元单元包括三角形单元和四边形单元,可以根据结构的复杂程度选择合适的单元类型。
在有限元模型建立好后,需要确定结构的工作载荷和载荷周期。
根据实际工况和设计需求,可以分析结构在不同工况下的疲劳强度。
通过在有限元模型上施加工作载荷,并对结构进行振动分析,可以得到结构在周期性载荷下的应变、应力等参数。
接下来,需要选择适当的疲劳强度准则。
常见的疲劳强度准则包括极限应力准则和极限应变准则。
极限应力准则通常适用于金属结构的疲劳强度分析,通过比较结构在周期性载荷下的最大应力与其材料的抗拉强度来评估结构的疲劳强度。
而极限应变准则适用于复合材料等非金属材料的疲劳强度分析,通过比较结构在周期性载荷下的最大应变与其材料的拉伸疲劳极限来评估结构的疲劳强度。
最后,通过有限元分析软件进行疲劳强度计算。
有限元分析软件可以根据给定的有限元模型、载荷和疲劳准则,自动进行疲劳强度计算,并输出结构的寿命和疲劳强度曲线。
通过对不同参数的调整和分析结果的对比,可以优化结构的设计,提高其在疲劳工况下的可靠性和寿命。
除了基本的疲劳强度分析方法,还有一些改进和拓展的技术。
比如,可以考虑结构的局部缺陷或孔洞对疲劳强度的影响;可以进行多尺度分析,将宏观结构的疲劳行为与材料的微观组织特征相联系;还可以结合试验数据进行有限元模型的验证和修正,提高分析结果的准确性。
总之,基于有限元方法的机械结构疲劳强度分析是一项重要的工作。
通过合理建立有限元模型,选择适当的载荷和疲劳准则,并运用有限元分析软件进行计算,可以全面评估结构在工作循环载荷下的疲劳性能,为结构的设计和优化提供科学依据。
基于有限元分析的结构疲劳寿命方法
![基于有限元分析的结构疲劳寿命方法](https://img.taocdn.com/s3/m/0cb35003bf1e650e52ea551810a6f524ccbfcba5.png)
基于有限元分析的结构疲劳寿命方法随着科技的不断进步,结构材料的疲劳寿命成为工程设计中一个重要的考虑因素。
在工程实践中,通过基于有限元分析的方法,可以对结构的疲劳寿命进行有效的评估和分析。
本文将探讨基于有限元分析的结构疲劳寿命方法,并深入研究其原理和应用。
一、疲劳寿命评估的背景和意义在工程结构中,疲劳是材料在循环加载下逐渐累积损伤和破坏的过程。
疲劳破坏是一种常见的结构失效形式,因此对结构材料的疲劳寿命进行准确的评估具有重要的意义。
基于有限元分析的方法可以模拟结构在循环加载条件下的应力应变分布,进而对结构的疲劳寿命进行预测和优化。
二、基于有限元分析的疲劳寿命评估方法1. 建立结构有限元模型基于有限元分析的疲劳寿命评估方法首先需要建立结构的有限元模型。
通过CAD软件绘制结构的几何模型,并进行网格划分。
网格的划分需要细致而准确,以保证分析结果的可靠性。
2. 定义材料和加载条件在有限元模型中,需要定义结构的材料特性和加载条件。
材料的弹性、塑性行为以及疲劳寿命参数需要根据材料的实际情况进行设定。
加载条件包括静态加载和动态加载两种情况,需要根据实际使用环境和工况进行设定。
3. 进行疲劳寿命评估基于有限元分析的疲劳寿命评估主要通过循环载荷分析和损伤积累分析来实现。
循环载荷分析是指在预设的循环载荷下,对结构进行疲劳寿命的预测。
损伤积累分析则是根据疲劳断裂力学理论,对结构中的应力和损伤进行积累计算。
4. 优化设计和预测寿命基于有限元分析的方法可以对结构进行优化设计,通过改变结构的几何形状、材料和加载条件等参数,提高结构的疲劳寿命。
同时,疲劳寿命预测可以为结构的使用、检修和更换提供科学依据。
三、基于有限元分析的疲劳寿命评估方法的应用基于有限元分析的疲劳寿命评估方法在工程实践中得到了广泛的应用。
例如,在航空航天领域,疲劳寿命评估可以用于飞机结构的设计和维修。
在汽车工业中,该方法可以用于评估车辆的车身结构和悬挂系统的疲劳寿命。
ANSYS疲劳分析
![ANSYS疲劳分析](https://img.taocdn.com/s3/m/23a8307886c24028915f804d2b160b4e767f8121.png)
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。
基于有限元法的结构疲劳分析及寿命预测
![基于有限元法的结构疲劳分析及寿命预测](https://img.taocdn.com/s3/m/037cd0997e192279168884868762caaedd33baf9.png)
基于有限元法的结构疲劳分析及寿命预测疲劳是结构材料在长期受到重复载荷作用下产生破坏的一种现象。
疲劳问题在工程领域中具有重要意义,对于确保结构的可靠性和安全性至关重要。
而基于有限元法的结构疲劳分析及寿命预测是一种常用的方法。
一、有限元法的概述有限元法是一种在计算机上求解结构力学问题的数值方法。
它将复杂的结构离散为多个简单的单元,在每个单元内进行数值计算,并通过单元之间的边界条件传递信息。
在结构疲劳分析中,有限元法能够很好地模拟结构的实际工作状态和受力情况,从而评估结构在长期加载下的疲劳寿命。
二、结构疲劳的成因结构疲劳的成因可以归结为两个方面:载荷和材料。
首先,结构受到的载荷可以是静态的或动态的,也可以是周期性的或随机的。
不同类型的载荷都会对结构产生损伤,进而导致疲劳破坏。
其次,材料的特性也会对结构的疲劳性能产生重要影响。
材料的韧性、强度、硬化行为等都会影响结构的疲劳性能。
三、结构疲劳分析的步骤基于有限元法的结构疲劳分析主要包括以下几个步骤。
首先,确定结构的受力情况和载荷条件。
这些信息可以通过实验测试或工程经验来获取。
其次,建立结构的有限元模型。
在模型建立时,需要考虑结构的几何形状、材料性质以及边界条件等。
然后,进行疲劳分析计算。
通过有限元法求解结构的应力、应变分布,并结合材料的疲劳本构关系,计算结构在不同载荷作用下的疲劳寿命。
最后,评估结构的安全性。
根据计算得到的疲劳寿命,判断结构是否达到设计或使用要求,并进行寿命预测。
四、结构寿命预测方法结构寿命预测是基于有限元法的结构疲劳分析的关键环节。
目前,常用的结构寿命预测方法主要有两种:直接计数法和损伤累积法。
直接计数法是根据结构所受到的疲劳载荷和材料的疲劳寿命曲线,直接计算出结构的疲劳寿命。
而损伤累积法是将结构的疲劳破坏看作是材料的损伤积累。
通过计算结构的损伤积累程度,进而预测结构的寿命。
五、结构疲劳分析的应用基于有限元法的结构疲劳分析及寿命预测在工程领域中具有广泛的应用。
基于有限元模拟的研究混凝土结构疲劳分析
![基于有限元模拟的研究混凝土结构疲劳分析](https://img.taocdn.com/s3/m/1006bd0ac950ad02de80d4d8d15abe23482f03b6.png)
基于有限元模拟的研究混凝土结构疲劳分析基于有限元模拟的研究混凝土结构疲劳分析1.引言混凝土结构是现代建筑中常见的一种结构形式,它具有优异的抗压性能和耐久性。
然而,在长期使用过程中,由于荷载的反复作用以及外界环境的影响,混凝土结构可能会发生疲劳破坏,这对结构的安全性和可靠性提出了挑战。
为了能够更好地理解混凝土结构在长期循环荷载下的疲劳行为,并提供可靠的设计方法和建议,有限元模拟成为一种有效工具,可以对混凝土结构的疲劳性能进行研究和分析。
2. 有限元模拟在混凝土结构疲劳分析中的应用2.1 有限元模拟的基本原理和方法有限元模拟是一种数值计算方法,通过将结构划分为有限个小单元,利用数学方程及边界条件来模拟和分析结构的力学行为。
在混凝土结构疲劳分析中,有限元模拟可以模拟荷载施加过程中的应力、应变分布,进一步计算出结构的疲劳寿命和失效机制。
2.2 有限元模拟在混凝土结构疲劳分析中的优势相比于传统的试验方法,有限元模拟在混凝土结构疲劳分析中具有以下优势:(1) 低成本:有限元模拟可以通过计算机软件进行,可以减少大量的试验成本;(2) 可控参数:有限元模拟可以灵活调整模型的参数,研究不同因素对结构疲劳性能的影响;(3) 高精度:有限元模拟可以对结构的应力、应变进行精确计算,提供准确的疲劳性能评估。
3. 有限元模拟在混凝土结构疲劳分析中的应用案例以下是几个基于有限元模拟的混凝土结构疲劳分析的应用案例,展示了该方法在实际工程中的价值和效果。
3.1 桥梁结构的疲劳分析通过有限元模拟,可以模拟桥梁结构在交通荷载作用下的应力、应变分布,进一步估算桥梁的疲劳寿命。
通过该分析方法可以为桥梁结构的设计和维修提供依据,保证其安全可靠的使用。
3.2 建筑结构的疲劳分析对于高层建筑和大型工业建筑等结构,有限元模拟可以帮助分析结构在风荷载和地震荷载等多种荷载作用下的疲劳性能。
这对于结构的设计和抗疲劳措施的制定非常重要。
3.3 混凝土水电站的疲劳分析水电站是最常见的混凝土结构,其运行环境复杂,荷载变化频繁。
车辆结构有限元疲劳分析
![车辆结构有限元疲劳分析](https://img.taocdn.com/s3/m/034e6f79dc36a32d7375a417866fb84ae55cc31b.png)
Mean Stress
Curves
定义有限寿命数值 疲劳强度系数 载荷缩放系数
恒幅,比例载荷 恒幅,非比例载荷 非恒幅,比例载荷 非恒幅,非比例载荷
X方向应力/Y/Z XY平面应力 YZ平面应力 XZ平面应力
Von Mises应力 带符号的Von Mises应力
最大剪应力 最大主应力 最大主应力最大值
Fully Reversed
Ratio
History
非恒定幅值比例 载荷
R=-1
指定应力比 R=X
指定载荷时 间历程
二、应力疲劳分析
6.平均应力对疲劳寿命的影响
平均应力对疲劳寿命的影响就是考虑应力 比R的变化对疲劳寿命会产生影响,从而需要 对S-N曲线进行修正。ANSYS WB提供了平均应 力修正的五个选项:
第九章 车辆结构有限元疲劳分析
结构疲劳分析基础 应力疲劳分析 典型材料试件应力疲劳分析 发动机连杆的应力疲劳分析
一、结构疲劳分析基础
车辆是运动并承载的机械,其结构承受 的载荷大部分都是交变载荷。零部件失效中, 由疲劳裂纹引起的结构失效断裂事故占总断 裂事故的70%--80%以上,约有50%--90%的 机械结构的破坏属于疲劳破坏。
实例2:连杆受载荷幅值为4500N,为恒幅载 荷,平均载荷为0(R=-1)。材料默认为 Structure Steel。求发动机连杆的安全系数。
四、发动机连杆的应力疲劳分析
直接打开Conrod-fatigue.wbpj文件,导 入ConRod.x_t,并对Geometry进行编辑。
四、发动机连杆的应力疲劳分析
得到的是多轴应力。但在试验过程中得到的 一般是单轴应力。在ANSYS WB应力疲劳分析 中可以选择X、Y、Z三个方向的应力分量, Von Mises应力,带符号Von Mises应力等。 在考虑压缩平均应力对疲劳寿命的影响中, 带符号Von Mises应力是非常有用的,
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首先要明确我们大体上遇到的疲劳问题均为高周疲劳问题(当然不排除个别如压力容器和燃气轮机的零件疲劳问题),应力水平较低,破坏循环次数一般大于十的四次方或五次方。
疲劳设计和寿命预测方法一般有无限长寿命设计法和有限寿命设计法。
无限寿命设计法使用的是S-N曲线的右段水平部分(疲劳极限),而有限寿命设计法使用的是S-N曲线的左段斜线部分。
有限寿命设计的设计应力一般高于疲劳极限,这时就不能只考虑最高应力,而要按照一定的累积损伤理论估算总的疲劳损伤。
大多数零件所受循环载荷的幅值都是变化的,也就是说,大多数零件都是在变幅载荷下工作。
变幅载荷下的疲劳破坏,是不同频率和幅值的载荷所造成的损伤逐渐积累的结果。
因此,疲劳累计损伤是有限寿命设计的核心问题。
一般常用三种累积损伤理论,其各自适用范围如下:
线性疲劳累积损伤理论适合于高周疲劳寿命计算,可较好地预测疲劳寿命均值。
线性累计损伤理论指的是损伤积累与循环次数成线性关系,包括Miner法则和相对Miner法则;Miner 理论的表达式为(D为损伤)
修正的线性疲劳累积损伤理论适合于低周疲劳寿命计算;
而非线性疲劳累积损伤理论对二级加载情况的疲劳寿命估算比较有效。
非线性累计损伤理论包括损伤曲线法和Corten-Dolan理论。
要注意的是,只有当应力高于疲劳极限时,每一循环使结构产生一定量的损伤,这种损伤是累积的;当应力低于疲劳极限时,由于此时N将无穷大,因此,它的循环便不必考虑。
国内外常用的疲劳设计方法-安全寿命法的具体步骤为:
1. 得到用于疲劳计算的载荷谱;
2. 计算构件各位置的应力历程;
3. 利用计数法(如雨流法)将应力历程整理为不同应力幅及其相应的循环次数;
4. 由S-N曲线得到应力幅对应的使用极限;
5. 利用累积损伤理论(如Miner准则)计算总损伤;
6. 计算安全寿命Ts=TL/D
MSC.Fatigue软件与此方法结合的很好,然而,有限元法解决实际工程中的疲劳问题还有一些问题:
1. 目前疲劳理论对于材料微裂纹的形成和扩展过程中的某些效应无法全面彻底地分析其机理,因此在此基础上发展而来的各种方法在某些情况下可能导致结果误差很大;
2. 各种疲劳分析有限元法对应力类型及作用方式十分敏感,而实际工程中这些因素往往无法精确得到,造成结果分散性相当大;
3. 很难预先判断易发生疲劳破坏的危险区域,而想要对其中所有可能发生初始裂纹的节点进行细化建模分析目前显然不太现实;
4. 不确定因素如载荷时间历程的复杂性、模型试验结果的分散性、残余应力及腐蚀影响等,可能导致结果与实际情况存在量级上的偏差。
对于常用的疲劳分析软件Fatigue,其自带三种分析方法适用范围如下:
1. S-N曲线总寿命分析法:
疲劳寿命相当长的结构,且很少发生塑性变形;
裂纹初始化及裂纹扩展模型不适用的结构如复合材料、焊接材料、塑料以及一些非钢结构;已有针对结构的大量现成S-N数据的情形;
焊接热点区域疲劳分析以及随机振动引发的疲劳问题。
2. 适用裂纹初始化分析法的情形:
基本没有缺陷的金属构件;
对安全性要求高,把初始裂纹的发生作为疲劳失效准则的构件;
确定哪些节点可能会发生疲劳初始裂纹并研究裂纹扩展情况时;
分析结构使用不同材料以及不同表面处理情况的影响效应时;
各项同性且延展性强的金属材料构件,具有对称的循环应力-应变曲线;
塑性占据主要地位的低周疲劳。
3. 裂纹扩展分析法适用情形:
已有裂纹的结构及假定在制造阶段已经发生初始裂纹的结构,如焊接结构;
实现程序中的预报分析避免试件发生实际裂纹扩展;
在安排对结构的例行检查之前应进行裂纹扩展计算,从而确定常规检查频率的情形;
已发生初始裂纹后简单地计算结构的剩余寿命;
各项同性且延展性强的金属材料构件,具有对称的循环应力-应变曲线。
一般情况下常用全寿命(S-N)分析,它以材料或零件的应力为基础,用雨流循环计数法和Miner线性累积损伤理论分析。
可以选择诸如平均应力修正方法和置信参数等不同参数,可以应用材料或零件的S-N曲线。
这种方法对裂纹的产生和扩展不加以明确区分,能够预测到有较大损伤或破坏为止的总寿命。
当然此方法还可以对材料在一系列循环载荷作用下各部位的损伤度、剩余寿命进行评价。
影响疲劳强度的主要因素有:
1. 平均应力。
大部分疲劳测试是在R=-1(全对称循环载荷)下进行,若在其它R值下需要对S-N曲线进行修正,常用平均应力修正方法有古德曼与戈贝尔法。
古德曼法偏于保守,真实值介于两者之间。
用疲劳极限图表示,横坐标为平均应力,纵坐标为应力幅;
2. 尺寸效应。
一般来讲尺寸越大,疲劳强度越低;
3. 载荷类型;
4. 缺口与不连续形状;
5. 表面处理及粗糙度。