疲勞分析簡介 教育學(xué)習(xí)

耐久性和疲勞分析概述,什么是耐久性?,耐久性是“保證其經(jīng)久耐用的能力!”可靠性是“在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的功能的機(jī)會(huì)!”,從實(shí)踐角度，疲勞是：在不斷變化下的負(fù)載作用下導(dǎo)致失效的過程，并且實(shí)際應(yīng)力值低于屈服強(qiáng)度;由裂紋萌生和隨后的裂紋擴(kuò)展組成，裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展是塑性變形不斷循環(huán)的結(jié)果。,疲勞定義,參照BS7608:“疲勞是指反復(fù)應(yīng)力作用下裂紋或裂紋群的產(chǎn)生和逐步擴(kuò)展所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)部件破壞的現(xiàn)象”,疲勞的物理基礎(chǔ),疲勞失效通常開始于樣品或部件的表面疲勞失效開始于小的微觀裂紋，因此對微小的應(yīng)力增加都非常敏感疲勞的過程包含從持續(xù)的滑移帶上微小裂紋的生成到持續(xù)彈塑性變形下長裂紋的擴(kuò)展整個(gè)過程,小裂紋產(chǎn)生的原因很多:第二相粒子的裂變或界面脫離(crackingordebondingofsecondphaseparticles);表面上的自然劃痕和加工痕;腐蝕坑或晶間腐蝕;鑄造氣孔;鍛造成型留下的圈痕;脆面層,疲勞的物理基礎(chǔ)(續(xù)),裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展:STAGEIANDII,PersistentSlipBandFormation,StageICrackGrowth,StageIICrackGrowth,1mm,裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展:STAGEIANDII(續(xù)),疲勞壽命計(jì)算方法概述,疲勞壽命方法,S-N(Stress-Life方法)名義或局部彈性應(yīng)力與總壽命的關(guān)系E-N(Strain-Life方法)局部應(yīng)變與裂紋萌生壽命的關(guān)系LEFM(裂紋擴(kuò)展方法)應(yīng)力強(qiáng)度與裂紋擴(kuò)展速率的關(guān)系所有的方法均都基于相似性原理,也稱為應(yīng)力-壽命和全壽命方法評估產(chǎn)生嚴(yán)重失效的總疲勞壽命疲勞壽命由對數(shù)應(yīng)力-循環(huán)(S-N)曲線計(jì)算該方法適合于長壽命疲勞失效問題，因?yàn)樵摲椒ㄊ腔诿x彈性應(yīng)力，即使有小的塑性發(fā)生。疲勞壽命評估與失效概率相關(guān)，因?yàn)镾-N曲線上有一定的分散性。,S-N方法,S-N方法相似理論,Thelifeofthis.isthesameasthelifeofthis.ifbotharesubjecttothesamenominalstress,也稱作局部應(yīng)變方法，裂紋萌生方法，和應(yīng)變-壽命方法。E-N方法是汽車行業(yè)里評估壽命方法中最常用的一個(gè)。實(shí)際上，裂紋萌生意味著已經(jīng)有1-2mm的裂紋發(fā)生。這往往在部件壽命中占較高比例。許多汽車部件的設(shè)計(jì)允許使用中出現(xiàn)大的塑性變形(特別是在試車場)。這種情況下E-N方法比基于忽略塑性變形的S-N方法更好。,E-N方法,Thecrackinitiationlifehere.isthesameasitishere.ifbothexperiencethesamelocalstrains,E-N方法-相似理論,也稱作“低周期疲勞”或“局部應(yīng)變方法”局部應(yīng)變可以是彈性或塑性，因此它適于低周期疲勞。,應(yīng)變-壽命(E-N)曲線,e,/s,N,1000Cycles,LowCycle,Region,(ENMethod),HighCycle,Region,(SNorENMethod),InfiniteLife,10,7,Cycles,E-NCurve,S-NCurve,S-N=Ultimatestress系數(shù)可以增加給定平均應(yīng)力水平下的交變應(yīng)力而不引起任何疲勞失效.,f,S,e,s,a,-1,s,m,s,u,(),=,基于Goodman的安全系數(shù),GoodmanBased:FactorofSafety=GerberBased:FactorofSafety=,評估完全失效的全壽命.沒有清楚區(qū)分初裂紋和裂紋擴(kuò)展問用局部或者名義應(yīng)力作為控制參數(shù)疲勞計(jì)算來自logstressvs.logcycles(S-N)曲線.由于S-N曲線的分散性，疲勞評估和失效概率相關(guān)用雨流計(jì)數(shù)來降低隨機(jī)載荷的復(fù)雜性通過Goodman或者Gerber算法考慮了平均應(yīng)力的影響.,全壽命分析方法總結(jié),全壽命分析方法總結(jié)(續(xù)),S-N適合平價(jià)以下的損傷:長壽命疲勞問題。既然S-N方法基于名