疲劳计算影响因素页PPT文档

max
m min mmax min
r = 0→脉动循环应力
a
脉动循环
t
r min 0
t
max
a
m
max
2
疲劳的定义（definition）
定义：“由单次作用不足以导致失效的载荷的循环或变化所引起 的失效”。
征兆：局部区域的塑性变形所导致的裂纹。此类变形通常发生在 零部件表面的应力集中部位，或者表面上或表面下业已存在但难 以被检测到的缺陷部位。 尽管我们很难甚至不可能在FEA 中对此类缺陷进行建模，但材料 中的变化永远都存在，很可能会有一些小缺陷。FEA 可以预测应 力集中区域，并可以帮助设计工程师预测他们的设计在疲劳开始 之前能持续工作多长时间。
m m
ax ax
min
;( min max ) ;( max min )
应力幅 amax2min
平均应力 mmax2min
r = －1→对称循环变应力
max
m min
a
T
对称循环
t r min 1 max
amax
m0
This setting is used to account for a "real world" environment that may be harsher than a rigidly-controlled laboratory environment in which the data was collected。Common fatigue strength reduction factors to account for such things as surface finish can be found in design handbooks。
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。
单轴疲劳和多轴疲劳
如果单纯从所受应力状态来分析，则疲劳可以大体上分为单轴疲 劳和多轴疲劳。
单轴疲劳：材料或零件在单向循环载荷作用下所产生的失效现象， 这时零件承受单向正应力（应变）或单向切应力（应变），如只 承受单向拉压循环应力、弯曲循环应力或扭转循环应力。
多轴疲劳：多向应力或应变作用下的疲劳，也称为复合疲劳。多 轴疲劳损伤发生在多轴循环加载条件下，加载过程中有两个或三 个应力（应变）分量独立地随时间发生周期性变化。这些应力 （应变）分量的变化可以是同位的，按比例的，也可以是非同相， 非比例的。
疲劳分类
根据应力状态的不同可以分为： 1） 单轴疲劳：单向循环应力作用下的疲劳，这时零件只承受单向正应
影响疲劳寿命分析的因素
材料（material） 载荷（loading） 定义（definition） 分析选项（analytical options） 寿命单位（life unit）
材料（material）
疲劳强度因子（fatigue strength factor） 疲劳分析计算完毕后，根据疲劳强度因子Kf修正 应力或者应变疲 劳曲线。
载荷（loading）
载荷类型（type） 1）zero-based 2）fully-reversed 3）ratio 4）history data
比例因子（scale factor）
交变应力：构件内一点处的 应力随时间作周期性变化， 这种应力称为交变应力。
循环特征
min
r
疲劳计算影响wk.baidu.com素：
服役中的各种航天飞行器，压力容器，核电站，发电厂以及交通 运输工具中的一些主要零部件通常是承受复杂的多轴比例与多轴 非比例交互循环载荷的作用。早期处理复杂应力状态下的多轴疲 劳问题时，将多轴问题利用静强度理论等效成单轴状态，然后利 用单轴疲劳理论处理复杂的多轴疲劳问题，这样的处理方法在处 理比例加载下的多皱疲劳问题是有效的。但是实际工程结构和设 备的重要结构零部件，很多是在非比例多轴加载下的特性，尤其 是在非比例多轴加载作用下的特性，尤其在非比例变幅加载下， 不能像单轴加载情况那样进行简单的循环计数，因此单纯利用传 统的单轴疲劳强度理论来预测其寿命疲劳损伤将会产生很大的困 难。
力或者是单向切应力。例如只承受单向拉压循环应力、弯曲循环 应力、扭转循环应力 2） 多轴疲劳：多向应力作用下的疲劳，也称为复合疲劳。例如弯扭组 合疲劳、双轴拉伸疲劳、三轴应力疲劳。
根据载荷作用的幅度和频率可以分为： 1） 恒幅疲劳：交变应力的幅度和频率都是不变的。 2） 变幅疲劳：交变应力的幅度变化，而频率不便。 3） 随机疲劳：应力幅度和频率都是在随机变化的。
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:
HCF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.
LCF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（strainbased）应该用于低周疲劳计算，低周疲劳发生在10,000 个周期之 内。。
主泊松比PRXY，指的是在单轴作用下，x方向的单位拉（或压） 应变所引起的y方向的压（或拉）应变.
次泊松比NUXY，它代表了与PRXY成正交方向的泊松比，指的是 在单轴作用下，y方向的单位拉（或压）应变所引起的x方向的压 （或拉）应变。PRXY/NUXY=EX/EY 对于正交各向异性材料，需要根据材料数据分别输入主次泊松比， 但是对于各向同性材料来说，选择PRXY或NUXY来输入泊松比是 没有任何区别的，只要输入其中一个即可。
根据载荷工况和工作环境可以分为： 1）常规疲劳 2）高低温疲劳 3）机械疲劳 4）热疲劳 5）热-机械疲劳 6）腐蚀疲劳 7）接触疲劳 8）微动磨损疲劳 9）冲击疲劳
泊松比
在材料的比例极限内，由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变 与相应的纵向应变之比的绝对值。比如，一杆受拉伸时，其轴向 伸长伴随着横向收缩，材料的泊松比一般通过试验方法测定。