weixin 发表于 2018-10-10 10:56

关于疲劳问题的有限元分析清单

  疲劳破坏的原因及分类
  原因:
  · 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。

  试验方法为:
  · 给试件施加单向载荷,使试件内部产生有规律的循环载荷(如正弦);
  · 当试件失效时,记录载荷的循环次数N;
  · 从大到小改变S值,得到不同的N值,对数据进行概率统计分析后即可建立S-N曲线。
  应力-寿命曲线(S-N曲线)
  应变-寿命曲线(E-N曲线)
  E-N曲线的横坐标为循环次数N (number),纵坐标为应变E (strain)。所以E-N曲线也称为应变-寿命曲线。

  E-N曲线的纵坐标也可以是“剩余强度”,所谓剩余强度 (residual strength) 指含裂纹材料的静承载能力。

  试验方法为:与S-N曲线相比,E-N曲线试验时测量的是应变或剩余强度。
  应变-寿命曲线(E-N曲线)
  高周疲劳的分析方法
  假设零件只发生弹性变形,所以零件的应力幅值不大。高周疲劳可以使用S-N曲线,也可以使用E-N曲线。可以考虑裂纹导致的疲劳,也可以不考虑。

  作为较简单的分析,发生高周疲劳的零件寿命一般很长或者有无限寿命,所以高周疲劳分析也称为全寿命分析。

  低周疲劳的分析方法
  在循环次数较少(低周)的情况下如果会产生疲劳破坏,一般零件受到的应力较大。低周疲劳使用E-N曲线,一般不使用S-N曲线,因为在低周疲劳时应力-应变不是线性的,即通过线性关系由应力推导出的应变是不准确的。

  必须考虑裂纹对疲劳的影响,所以低周疲劳分析也称为初始裂纹法 (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

  来源:CAE技术联盟公众号(ID:caejslm)

页: [1]
查看完整版本: 关于疲劳问题的有限元分析清单