應(yīng)力波動(dòng)引起的機(jī)械疲勞;
循環(huán)載荷同高溫聯(lián)合作用引起的蠕變疲勞;
循環(huán)受載部件的溫度變動(dòng)引起的熱機(jī)械疲勞;
零件之間的滑動(dòng)和滾動(dòng)接觸相結(jié)合產(chǎn)生的接觸疲勞。
分類:
高周疲勞 (high circle fatigue):循環(huán)次數(shù)≥104周次
低周疲勞 (low circle fatigue) :循環(huán)次數(shù)≤104周次
通過靜力學(xué)方法分析對(duì)象的應(yīng)力分布;將計(jì)算的結(jié)果導(dǎo)入到fatigue分析模塊;
定義疲勞分析的應(yīng)力/應(yīng)變的類型(一般選擇Max. Abs. Principal,即主應(yīng)力/應(yīng)變絕對(duì)值的最大值),對(duì)應(yīng)了S-N曲線中的應(yīng)力S或者E-N曲線中的應(yīng)變。
輸入載荷信息,即將第1步的計(jì)算結(jié)果導(dǎo)入,定義一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的動(dòng)載荷。
輸入材料的S-N或者E-N曲線。
5. 定義被分析對(duì)象表面粗糙度 (surface finish)
No finish 不處理(即不考慮表面粗糙度對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響)
Polished 拋光
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 熱軋表面
Forged 鍛造表面
Cast 鑄造表面
water corroded 水腐蝕表面
seawater corroded 海水腐蝕表面
6. 定義被分析對(duì)象表面處理方法(surfacetreatment):
No treatment 沒有表面處理(即不考慮表面處理方式對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響)
Nitride 滲氮處理
Cold rolled 冷軋?zhí)幚?/p>
Shot peened 噴丸處理
7. Fatigue分析,通過應(yīng)力計(jì)算出循環(huán)次數(shù),即壽命。
8. 結(jié)果輸出
疲勞有限元分析步驟
S-N曲線的橫坐標(biāo)為循環(huán)次數(shù)N (number),縱坐標(biāo)為單軸應(yīng)力S(stress),所以S-N曲線稱為應(yīng)力-壽命曲線。
試驗(yàn)方法為:
給試件施加單向載荷,使試件內(nèi)部產(chǎn)生有規(guī)律的循環(huán)載荷(如正弦);
當(dāng)試件失效時(shí),記錄載荷的循環(huán)次數(shù)N;
從大到小改變S值,得到不同的N值,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)分析后即可建立S-N曲線。
應(yīng)力-壽命曲線(S-N曲線)
E-N曲線的橫坐標(biāo)為循環(huán)次數(shù)N (number),縱坐標(biāo)為應(yīng)變E (strain)。所以E-N曲線也稱為應(yīng)變-壽命曲線。
E-N曲線的縱坐標(biāo)也可以是“剩余強(qiáng)度”,所謂剩余強(qiáng)度 (residual strength) 指含裂紋材料的靜承載能力。
試驗(yàn)方法為:與S-N曲線相比,E-N曲線試驗(yàn)時(shí)測(cè)量的是應(yīng)變或剩余強(qiáng)度。
應(yīng)變-壽命曲線(E-N曲線)
假設(shè)零件只發(fā)生彈性變形,所以零件的應(yīng)力幅值不大。高周疲勞可以使用S-N曲線,也可以使用E-N曲線。可以考慮裂紋導(dǎo)致的疲勞,也可以不考慮。
作為較簡(jiǎn)單的分析,發(fā)生高周疲勞的零件壽命一般很長(zhǎng)或者有無限壽命,所以高周疲勞分析也稱為全壽命分析。
在循環(huán)次數(shù)較少(低周)的情況下如果會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞,一般零件受到的應(yīng)力較大。低周疲勞使用E-N曲線,一般不使用S-N曲線,因?yàn)樵诘椭芷跁r(shí)應(yīng)力-應(yīng)變不是線性的,即通過線性關(guān)系由應(yīng)力推導(dǎo)出的應(yīng)變是不準(zhǔn)確的。
必須考慮裂紋對(duì)疲勞的影響,所以低周疲勞分析也稱為初始裂紋法 (Crack Initiation )。
分析方法有:
S-W-T
Morrow
None
需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):
Neuber
Mertens-Dittman
Seeger-Beste
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