fe-safe軟件基礎(chǔ)培訓(xùn)資料01

fe-safe軟件基礎(chǔ)培訓(xùn)資料01第一天培訓(xùn)內(nèi)容基本概念掌握下述基本概念：疲勞結(jié)構(gòu)在動(dòng)載荷作用下，形成裂紋或完全斷裂的過(guò)程。構(gòu)件作用動(dòng)載荷有如下形式：恒幅循環(huán)載荷、變幅循環(huán)載荷、隨機(jī)載荷等。以下述正旋波載荷為例，有下述定義載荷范圍：ΔS=Smax-Smin；載荷幅：Sa=（Smax-Smin）/2；平均載荷：Sm=（Smax+Smin）/2；載荷比：R=Smin/Smax疲勞壽命構(gòu)件在動(dòng)載荷作用下，產(chǎn)生疲勞裂紋或疲勞斷裂所需的載荷歷程長(zhǎng)度值，實(shí)際工程中可以用載荷循環(huán)次數(shù)、載荷作用時(shí)間、部件工作里程等來(lái)度量。又稱為L(zhǎng)ife或endurancelimit（循環(huán)次數(shù)）。壽命曲線構(gòu)件在不同載荷幅作用下，有不同的疲勞壽命。描述結(jié)構(gòu)的載荷幅-疲勞壽命的關(guān)系曲線稱為壽命曲線（如下左圖示）。一般有應(yīng)力（幅）-壽命、應(yīng)變（幅）-壽命曲線。應(yīng)力（幅）-壽命曲線常表示成log10Sa-log10N的關(guān)系曲線（如下由圖示）。耐勞極限幅值（EnduranceLimitAmplitude）當(dāng)作用的載荷幅低于某容許值時(shí)，構(gòu)件不會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞，將該容許值稱為構(gòu)件的耐勞極限幅值（如右上圖示）。對(duì)鋼材，以1E7為失效循環(huán)允許的載荷施加次數(shù)，對(duì)應(yīng)有一個(gè)耐勞極限幅值。損傷構(gòu)件的載荷循環(huán)次數(shù)與其允許循環(huán)次數(shù)的比值，稱為損傷。一般地，損傷值為1意味著構(gòu)件失效。在右圖中，假設(shè)某構(gòu)件在載荷幅P1的允許循環(huán)次數(shù)為N1（即經(jīng)過(guò)N1次循環(huán)就會(huì)破壞），若構(gòu)件已經(jīng)歷了n1次P1作用循環(huán)，則產(chǎn)生的損傷可定義為：可靠性指規(guī)定壽命下構(gòu)件在材料屬性、載荷等隨機(jī)變化時(shí)的失效概率或存活概率。無(wú)限壽命設(shè)計(jì)對(duì)于極其重要的零件設(shè)計(jì)，一般控制應(yīng)力S，使其小于無(wú)限壽命（Nf=1e6）對(duì)應(yīng)的耐勞極限Sf，該種疲勞設(shè)計(jì)方法稱為無(wú)限壽命設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方法要求將構(gòu)件應(yīng)力控制在很低的水平，材料潛力得不到充分發(fā)揮，對(duì)于并不需要經(jīng)受很多循環(huán)次數(shù)的構(gòu)件，就顯得很不經(jīng)濟(jì)。有限壽命設(shè)計(jì)：使結(jié)構(gòu)在有限長(zhǎng)壽命不發(fā)生疲勞破壞的設(shè)計(jì)，也稱為安全壽命設(shè)計(jì)?；诮Y(jié)構(gòu)疲勞應(yīng)力特點(diǎn)，可以采用應(yīng)力疲勞分析方法（應(yīng)力處于高周疲勞區(qū)）和應(yīng)變疲勞分析方法（應(yīng)力處于低周疲勞區(qū)）。安全系數(shù)強(qiáng)度因子FOS（FactorsofStrength）：構(gòu)件滿足規(guī)定壽命N0時(shí)的載荷放大系數(shù)，即當(dāng)構(gòu)件作用的載荷以該系數(shù)比例放大后，構(gòu)件的使用壽命剛好為規(guī)定壽命。如下圖示，構(gòu)件承受的載荷幅為ΔP，則在規(guī)定壽命N0下的強(qiáng)度因子可定義為：N0N0NΔPΔP0壽命載荷幅疲勞安全因子FRF（FatigueReserverFactors）：用于無(wú)限壽命（如1E7次）設(shè)計(jì)中的Goodman/Higer準(zhǔn)則，為FRFV（應(yīng)力幅安全因子）、FRFH（平均值安全因子）、FRFR（徑向值安全因子）的最小值。OODAEFCB平均應(yīng)力應(yīng)力幅對(duì)A點(diǎn)情況下的應(yīng)力，相關(guān)定義為：FRFV=OE/OC；FRFH=OF/OB；FRFR=OD/OA；損傷容限設(shè)計(jì)方法用應(yīng)力強(qiáng)度因子的幅值來(lái)描述裂紋擴(kuò)展速率、進(jìn)而對(duì)裂紋擴(kuò)展壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)的設(shè)計(jì)方法。該法主要用于初始裂紋不能忽略的航空類零件疲勞分析。耐久性設(shè)計(jì)方法以經(jīng)濟(jì)壽命為控制目標(biāo)，考慮全部可能出現(xiàn)的裂紋群，并綜合考慮安全、功能、使用經(jīng)濟(jì)性的疲勞設(shè)計(jì)方法。疲勞理論介紹早期疲勞理論基于工程應(yīng)力的應(yīng)力幅-循環(huán)失效次數(shù)曲線（S-N曲線）；不能很好考慮疲勞破壞構(gòu)件的典型因素如構(gòu)件的圓孔、槽溝、過(guò)渡圓弧細(xì)節(jié)。用于本質(zhì)上是彈性工作、無(wú)限壽命的構(gòu)件?，F(xiàn)代疲勞理論考慮疲勞裂紋產(chǎn)生時(shí)的局部應(yīng)力、局部應(yīng)變與耐勞壽命的關(guān)系，并考慮塑性影響。也稱為臨界位置、局部應(yīng)力-應(yīng)變理論。如有限元計(jì)算結(jié)果疲勞分析。現(xiàn)代疲勞理論將構(gòu)件疲勞斷裂分為三個(gè)階段。裂紋發(fā)生：由部件表面的局部應(yīng)力、局部應(yīng)變引起。裂紋擴(kuò)展：與部件應(yīng)力有關(guān)；最終斷裂：由斷裂力學(xué)理論描述；疲勞數(shù)據(jù)（壽命曲線）的廣義化特定的疲勞數(shù)據(jù)必須要廣義化，主要用于：常幅疲勞曲線用于復(fù)雜載荷條件的疲勞分析Minner疲勞破壞準(zhǔn)則對(duì)如下圖示載荷情形，疲勞計(jì)算按下述方法進(jìn)行：采用適當(dāng)方法（如雨流記數(shù)法）計(jì)算不同載荷幅的循環(huán)次數(shù)n1、n2。如果應(yīng)力幅Pa1的循環(huán)次數(shù)n1，其允許循環(huán)次數(shù)為N1，則由Pa1引起的損傷damage1=n1/N1；如果應(yīng)力幅Pa2的循環(huán)次數(shù)n2，其允許循環(huán)次數(shù)為N2，則由Pa2引起的損傷damage2=n2/N2；Minner準(zhǔn)則認(rèn)為，構(gòu)件由Pa1、Pa2引起的總損傷為：；當(dāng)TotalDamage=1時(shí)，構(gòu)件破壞。則構(gòu)件在上述載荷作用（大小、循環(huán)數(shù)）下疲勞壽命為：對(duì)更復(fù)雜載荷也可用類似方法計(jì)算疲勞。光滑試樣疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用于不同形狀試件疲勞分析；疲勞數(shù)據(jù)都是通過(guò)恒幅、光滑試樣的實(shí)驗(yàn)條件下求得，將應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)用于不同形狀試件的疲勞分析。主要是早期疲勞分析、或工程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（測(cè)點(diǎn)不能反應(yīng)構(gòu)件的圓孔、槽溝、過(guò)渡圓弧細(xì)節(jié)時(shí)）的疲勞分析使用。應(yīng)力集中系數(shù)Kt=局部應(yīng)力/名義應(yīng)力對(duì)高周疲勞，Kt可用于計(jì)算有應(yīng)力集中試樣的疲勞強(qiáng)度。對(duì)低周疲勞，考慮塑性影響。材料近似某種材料的疲勞測(cè)試數(shù)據(jù)用于另外一種材料，或根據(jù)一種材料的疲勞數(shù)據(jù)推算另外一種材料的疲勞數(shù)據(jù)。（主要是指用于彈性模量比較接近的材料。）影響疲勞的因素=1\*GB3①平均應(yīng)力：平均應(yīng)力越大，壽命越低，平均應(yīng)力為拉應(yīng)力時(shí)尤其如此。=2\*GB3②應(yīng)力分布方式：高應(yīng)力區(qū)較多的構(gòu)件更容易破壞，如大直徑構(gòu)件更容易破壞。=3\*GB3③載荷作用方式：如拉壓比彎曲更容易破壞。=4\*GB3④構(gòu)件表面因素：表面光潔度：加工、滾壓、鑄造、鍛壓，可于應(yīng)力集中系數(shù)相乘考慮。表面處理：如電鍍使疲勞強(qiáng)度降低；殘余應(yīng)力：僅限于高周疲勞；低周疲勞考慮塑性；工作環(huán)境：如腐蝕、溫度、磨損等。載荷頻率：僅對(duì)腐蝕疲勞、高溫疲勞等有影響。應(yīng)力-疲勞分析單軸應(yīng)力疲勞分析理論S-N曲線名義應(yīng)力幅-破壞壽命曲線；一般采用恒應(yīng)力幅、完全對(duì)稱（應(yīng)力比為-1、或平均應(yīng)力為0）、光滑試樣的測(cè)試曲線。表示應(yīng)力幅與斷裂壽命（而不是裂紋壽命）的關(guān)系曲線。其對(duì)數(shù)曲線在N>1000時(shí)，出現(xiàn)平直線。斜線段的斜線關(guān)系可表示為：；可用一種材料疲勞數(shù)據(jù)近似得到另一種材料的疲勞數(shù)據(jù)。應(yīng)力集中系數(shù)Kt對(duì)高周疲勞情況的疲勞強(qiáng)度影響大；在低周疲勞時(shí)影響小。有以下三種方法：1-1e7插值法（在Nf=1時(shí)無(wú)影響，至1e7線性變化）；1000-1e7插值法（在Nf=1e3時(shí)無(wú)影響，至1e7線性變化）；Peterson公式：最常用。某壽命N對(duì)應(yīng)的集中系數(shù)KtN與壽命為1e7時(shí)的應(yīng)力集中Kt的關(guān)系如下：復(fù)雜載荷下的應(yīng)力疲勞分析=1\*GB3①平均應(yīng)力的影響(平均應(yīng)力修正)Haigh圖：平均應(yīng)力大小會(huì)影響疲勞壽命，因此需要定義在某一指定壽命下，試樣允許的平均應(yīng)力與應(yīng)力幅的關(guān)系曲線，該曲線稱為Haigh圖。正則化的Haigh圖：縱坐標(biāo)為應(yīng)力幅與指定壽命下平均應(yīng)力為0時(shí)的允許應(yīng)力幅Sa0的比值；橫坐標(biāo)為平均應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度極限Uts（Sy為屈服強(qiáng)度）的比值。對(duì)光滑式樣，有以下四種關(guān)系：Buch修正公式。上述關(guān)系適于光滑式樣、無(wú)限壽命（或彈性循環(huán)）分析。對(duì)有限壽命計(jì)算時(shí)，由上述關(guān)系計(jì)算出與平均應(yīng)力為零值相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力幅，再根據(jù)S-N曲線計(jì)算其壽命。=4\*GB3④載荷歷程中不同應(yīng)力幅的綜合影響采用S-N曲線，按照minner準(zhǔn)則進(jìn)行累加考慮。=5\*GB3⑤疲勞安全系數(shù)（fatiguesafetyfactor）強(qiáng)度因子FOS（FactorsofStrength）：構(gòu)件滿足規(guī)定壽命時(shí)的載荷放大系數(shù)，即構(gòu)件的作用載荷乘以該系數(shù)后，構(gòu)件使用壽命剛好為規(guī)定壽命。有限壽命分析采用。疲勞儲(chǔ)備因子FRF（FatigueReserverFactors）：用于無(wú)限壽命設(shè)計(jì)中的Goodman/Higer準(zhǔn)則，為構(gòu)件的應(yīng)力幅安全因子、平均值安全因子、徑向值安全因子的最小值。在某一指定壽命下，基于應(yīng)力的強(qiáng)度安全系數(shù)，表示達(dá)到疲勞破壞時(shí)允許的應(yīng)力倍數(shù)。適用于：對(duì)任一指定壽命的常幅載荷有效；對(duì)復(fù)雜載荷的無(wú)限壽命分析有效。有徑向安全系數(shù)和垂向安全系數(shù)兩種。注意：疲勞安全系數(shù)計(jì)算結(jié)果偏于不安全。=6\*GB3⑥材料應(yīng)用S-N曲線對(duì)強(qiáng)度范圍有適應(yīng)性，如零平均應(yīng)力的鋼材光滑試樣，抗拉強(qiáng)度小于1000MPa時(shí)，耐勞極限應(yīng)力幅約為其抗拉強(qiáng)度的50%；抗拉強(qiáng)度大于1000MPa時(shí)，耐勞極限應(yīng)力幅約為500MPa；1000次循環(huán)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力幅約為抗拉強(qiáng)度的90%?？偨Y(jié)應(yīng)力集中系數(shù)用于幾乎沒(méi)有塑性發(fā)生的長(zhǎng)壽命問(wèn)題；平均應(yīng)力修正使用于均值應(yīng)力較?。o(wú)塑性發(fā)生）的光滑試樣，對(duì)帶孔/槽試件必須保證截面變化處不發(fā)生屈服現(xiàn)象；用于焊接接頭（S-N曲線由接頭測(cè)得）；平均應(yīng)力影響小。=8\*GB3⑧舉例說(shuō)明已知某試件的S-N曲線在循環(huán)次數(shù)為1時(shí)，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力幅為800MPa，其對(duì)數(shù)斜線的斜率為-0.086。其斜線關(guān)系為：通過(guò)雨流記數(shù)得到的應(yīng)力幅如右上圖示。采用無(wú)平均應(yīng)力修正、Goodman平均應(yīng)力修正兩種方法計(jì)算的損傷和壽命分別如下所示。無(wú)平均應(yīng)力修正的壽命計(jì)算有平均應(yīng)力修正的壽命計(jì)算上式中通過(guò)Goodman修正公式來(lái)計(jì)算平均應(yīng)力值為0時(shí)的等效應(yīng)力幅Sa0，因?yàn)镾-N曲線一般由平均值為0的實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的。（含義：實(shí)際上是計(jì)算帶平均應(yīng)力的允許疲勞極限Sa0，該允許疲勞極限大于無(wú)平均應(yīng)力的允許疲勞極限。經(jīng)過(guò)平均應(yīng)力修正后，平均應(yīng)力為0，因此應(yīng)力幅Sa=Sa0）應(yīng)變疲勞分析單軸應(yīng)變-壽命疲勞分析理論背景疲勞裂紋起源于孔、倒角等幾何形狀引起的應(yīng)力集中處。局部應(yīng)力-應(yīng)變疲勞理論認(rèn)為，構(gòu)件應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生微裂紋（1mm長(zhǎng)度）的使用壽命與該處的應(yīng)力-應(yīng)變歷程有關(guān)，微裂紋是應(yīng)力集中區(qū)域不斷屈服所致。要求對(duì)材料循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)、應(yīng)變與疲勞壽命作詳細(xì)描述。也稱為局部應(yīng)變、局部應(yīng)力-應(yīng)變、臨界位置分析法。可用于應(yīng)變測(cè)試信號(hào)分析、有限元計(jì)算結(jié)果分析。臨界位置的應(yīng)力、應(yīng)變稱為局部應(yīng)力與局部應(yīng)變；遠(yuǎn)離臨界位置的應(yīng)力、應(yīng)變稱為名義應(yīng)力與名義應(yīng)變。單軸應(yīng)變-疲勞分析理論基礎(chǔ)單向拉伸的應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系K-應(yīng)變硬化系數(shù)；n-應(yīng)變硬化指數(shù)；總應(yīng)變含彈性、塑性兩部分：循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力-應(yīng)變滯后環(huán)（hysteresisloopcurve）：當(dāng)試樣拉伸至屈服，再反向加壓到屈服，再拉伸到屈服，形成閉合的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線（循環(huán)加載形成的曲線）。見(jiàn)下圖。循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線（cyclicstressstraincurve）：同一種試樣，不同應(yīng)變幅對(duì)應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變滯后環(huán)，其頂點(diǎn)會(huì)連成一條曲線，稱為循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。其彈性應(yīng)變、塑性應(yīng)變、總應(yīng)變分別為：；；E*為循環(huán)彈性模量(等于E)；K′為循環(huán)硬化系數(shù)；n′為循環(huán)硬化指數(shù)。應(yīng)力-應(yīng)變滯后環(huán)數(shù)學(xué)表達(dá)：對(duì)許多金屬，滯后環(huán)曲線也可通過(guò)將循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線放大兩倍（應(yīng)力、應(yīng)變同時(shí)放大）得到。則滯后環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為：；或常應(yīng)變幅下的應(yīng)力幅-壽命關(guān)系σf′為疲勞強(qiáng)化系數(shù)(軟件用sf’表示)；b為疲勞強(qiáng)化指數(shù)；2Nf為載荷半循環(huán)次數(shù)；常應(yīng)變幅下的應(yīng)變幅-壽命關(guān)系循環(huán)遲滯環(huán)(hysteresisloopcurve)包含了彈性、塑性應(yīng)變兩部分；彈性應(yīng)變幅-壽命、塑性應(yīng)變幅-壽命關(guān)系分別為：；；因此有：εf′為疲勞延性系數(shù)(軟件用Ef’表示)；c為疲勞延性指數(shù)；應(yīng)力壽命、應(yīng)變-壽命均是用于產(chǎn)生小裂紋的計(jì)算（1mm），應(yīng)變-壽命是裂紋發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)。常應(yīng)變幅下的應(yīng)變幅-壽命關(guān)系平均應(yīng)力修正Smith-Watson-Topper公式：疲勞壽命與應(yīng)變幅、最大應(yīng)力的乘積有關(guān)，應(yīng)用最廣泛，σmax為遲滯環(huán)最大應(yīng)力。Morrow公式：簡(jiǎn)單，但不準(zhǔn)確，σm為遲滯環(huán)平均應(yīng)力。S-W-T公式Morrow公式單軸應(yīng)變-疲勞分析計(jì)算應(yīng)力、應(yīng)變幅計(jì)算；根據(jù)循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，計(jì)算第一個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力值；；根據(jù)滯后環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；計(jì)算第一個(gè)點(diǎn)后各應(yīng)應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)變?cè)隽?、真?shí)應(yīng)力。某應(yīng)變環(huán)的損傷、疲勞壽命計(jì)算當(dāng)遇到一個(gè)閉合的應(yīng)力-應(yīng)變遲滯環(huán)時(shí)，計(jì)算其應(yīng)變幅Δε/2，并按下述公式之一計(jì)算其允許的半循環(huán)數(shù)2Nf。；無(wú)平均應(yīng)力修正的Strain-N曲線；S-W-T法平均應(yīng)力修正曲線；Morrow法平均應(yīng)力修正曲線用Miner準(zhǔn)則計(jì)算其疲勞損傷：總損傷、總壽命計(jì)算采用材料記憶方式進(jìn)行下一個(gè)應(yīng)變點(diǎn)的應(yīng)力增量、實(shí)際應(yīng)力計(jì)算，計(jì)算其它疲勞損傷。并累計(jì)各閉合遲滯環(huán)造成的損傷得到該應(yīng)變歷程造成的總損傷；疲勞壽命計(jì)算：；雨流記數(shù)法：上述通過(guò)比較應(yīng)變幅計(jì)算疲勞循環(huán)次數(shù)的方法稱為雨流記數(shù)法。當(dāng)一個(gè)應(yīng)變幅比其相鄰的前一個(gè)應(yīng)變幅大時(shí)，則前一個(gè)應(yīng)變幅形成閉合環(huán)。適用范圍承受單向應(yīng)力狀態(tài)的構(gòu)件，但實(shí)際工程中很少有這樣的構(gòu)件存在，故實(shí)際分析時(shí)強(qiáng)烈要求采用雙軸應(yīng)變-疲勞分析方法（fe-safe不支持有限元模型的單軸疲勞算法）。但為了闡明相關(guān)過(guò)程與概念，在此講述了相關(guān)內(nèi)容。實(shí)例參見(jiàn)771-779頁(yè)示例用名義應(yīng)變作局部疲勞分析應(yīng)力集中影響Neuber準(zhǔn)則：切口處的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線由應(yīng)變能等效原則確定，但按下式近似進(jìn)行應(yīng)用最廣，又稱為雙曲線法則。采用彈性應(yīng)力集中系數(shù)Kt；σ、ε分別為局部應(yīng)力、局部應(yīng)變；s、e分別為名義應(yīng)力與名義應(yīng)變。用于單向正應(yīng)力分析及幾何突變分析，但會(huì)過(guò)高估計(jì)應(yīng)變值的影響。該法本質(zhì)上是將彈塑性材料與無(wú)限彈性材料的應(yīng)變能等效。2)Glinka方法：應(yīng)變能等效原則根據(jù)循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線按積分方法進(jìn)行。比Neuber準(zhǔn)則低估應(yīng)變影響。上述兩種方法僅適用于應(yīng)力集中處材料只有一小部分發(fā)生屈服的情況，且要求名義應(yīng)變?yōu)閺椥灾怠?)Seeger-Heuler法：當(dāng)名義應(yīng)力/應(yīng)變足夠大，會(huì)引起整個(gè)零件的屈服時(shí)使用。；SL為使構(gòu)件發(fā)生整體屈服的名義應(yīng)力；σy為構(gòu)件的材料屈服強(qiáng)度；Sy=σy/Sy，為構(gòu)件切口處首次屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的構(gòu)件名義應(yīng)力。4)真實(shí)應(yīng)力集中系數(shù)Kσ與真實(shí)應(yīng)變集中系數(shù)Kε彈性階段：等于Kt；對(duì)名義應(yīng)力部分進(jìn)行疲勞分析時(shí)，采用前者塑性階段：Kσ逐漸變小、Kε逐漸變大；因此，從一種材料測(cè)得的局部應(yīng)變不能直接用于另一材料（主要指彈性模量、屈服強(qiáng)度有差異）的疲勞計(jì)算，但彈性模量相同時(shí)，可根據(jù)Neuber準(zhǔn)則計(jì)算另外材料的局部應(yīng)變(如上右圖示)。切片或開(kāi)口發(fā)生塑性時(shí)，必須考慮壽命曲線（應(yīng)變-壽命或SWT曲線）、材料循環(huán)曲線性質(zhì)的共同影響。5)實(shí)際計(jì)算同前，只是在計(jì)算局部應(yīng)力-應(yīng)變時(shí)，先按常規(guī)方法計(jì)算名義應(yīng)力或名義應(yīng)力增量，再考慮應(yīng)力集中系數(shù)的影響，最后得到真實(shí)應(yīng)力、應(yīng)變點(diǎn)。并且可以將Neuber準(zhǔn)則用于塑性名義測(cè)試應(yīng)變的相關(guān)計(jì)算。多軸疲勞分析方法理論對(duì)脆性材料，疲勞裂紋發(fā)生與經(jīng)受最大正應(yīng)力、最大正應(yīng)變的平面有關(guān)；對(duì)延性材料，疲勞裂紋發(fā)生與經(jīng)受剪應(yīng)變、剪應(yīng)力的平面有關(guān)。實(shí)際構(gòu)件必須考慮雙軸因素影響。疲勞裂紋均是從構(gòu)件表面產(chǎn)生的，構(gòu)件表面為二軸平面應(yīng)力、三向應(yīng)變狀態(tài)。平面應(yīng)力關(guān)系主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力分別為：；應(yīng)力圓半徑，圓心位置分別為：；；在最大/最小剪應(yīng)力平面上，作用的正應(yīng)力為：；最大剪應(yīng)力平面的正應(yīng)力不為零；主應(yīng)力平面的剪應(yīng)力一定為零。構(gòu)件表面一般為平面應(yīng)力狀態(tài)。平面應(yīng)變關(guān)系主應(yīng)變、最大剪應(yīng)變分別為：；應(yīng)變圓半徑，圓心位置分別為：；；在最大/最小剪應(yīng)變平面上，作用的正應(yīng)變?yōu)椋?；最大剪?yīng)變平面的正應(yīng)變不為零；主應(yīng)變平面的剪應(yīng)變一定為零。構(gòu)件表面一般為三向應(yīng)變狀態(tài)。一般地，有：；表面應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系由；；，有屈服準(zhǔn)則：vonmises準(zhǔn)則與Tresca準(zhǔn)則對(duì)三向應(yīng)力狀態(tài)，有：σ1>σ2>σ3；靜水壓力，對(duì)應(yīng)體積變形，對(duì)塑性產(chǎn)生、裂紋產(chǎn)生無(wú)影響。偏應(yīng)力：σm-σ1；σm-σ2；σm-σ3；對(duì)應(yīng)塑性變形，引起裂紋。vonmises準(zhǔn)則如下：即時(shí)，材料發(fā)生屈服；σeqv為等效應(yīng)力。應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)實(shí)際產(chǎn)品在工作過(guò)程中處于多軸應(yīng)力狀態(tài)，且疲勞破壞都從構(gòu)件表面開(kāi)始，構(gòu)件表面在多數(shù)情況下處于二向應(yīng)力、三向應(yīng)變狀態(tài)。因此，fe-safe軟件更多地采用二軸分析方法，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行力變-疲勞分析計(jì)算。計(jì)算確定構(gòu)件表面最容易出現(xiàn)疲勞破壞的平面和方向，也稱為臨界平面法。構(gòu)件表面內(nèi)的主應(yīng)變用ε1、ε2表示，與表面垂直的應(yīng)變用ε3表示。疲勞計(jì)算公式最大主應(yīng)變準(zhǔn)則疲勞裂紋產(chǎn)生于發(fā)生最大主應(yīng)變幅的平面上。對(duì)無(wú)限壽命設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為：適宜脆性材料和高強(qiáng)度材料的高周疲勞壽命分析。對(duì)延性金屬作不安全的壽命預(yù)測(cè)。最大主應(yīng)力準(zhǔn)則疲勞裂紋產(chǎn)生于發(fā)生最大主應(yīng)力幅的平面上，采用S-N曲線進(jìn)行。適宜脆性材料和高強(qiáng)度材料的高周疲勞壽命分析。對(duì)延性材料產(chǎn)生非常不安全的疲勞壽命預(yù)測(cè)結(jié)果。最大剪應(yīng)變準(zhǔn)則疲勞裂紋產(chǎn)生于發(fā)生最大剪應(yīng)變幅的平面上。適用于延性材料和低強(qiáng)度材料的低周疲勞壽命分析，結(jié)果偏于保守。但對(duì)脆性材料給出不安全的結(jié)果預(yù)測(cè)。公式推導(dǎo)如下：對(duì)單軸應(yīng)力的應(yīng)變壽命分析，有假設(shè)有：。因，故有：McDiarmid準(zhǔn)則假設(shè)疲勞壽命與面上作用的正應(yīng)力、剪應(yīng)力有關(guān)。對(duì)規(guī)定壽命條件有下述關(guān)系。使用于高周疲勞分析。τa為剪應(yīng)力幅；τ為該壽命下的純扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力幅；σn為該平面的正應(yīng)力；σ為該材料的抗拉極限。Brown-Miller組合應(yīng)變準(zhǔn)則認(rèn)為最大疲勞損傷發(fā)生于經(jīng)受最大剪應(yīng)變幅的平面，且損傷與該平面上作用的剪應(yīng)變和正應(yīng)變有關(guān)。對(duì)延性材料能提供較佳的計(jì)算結(jié)果。公式推導(dǎo)如下：對(duì)單軸壽命分析，由假設(shè)有：因，，故有：νe=0.3，C1=(1+0.3)+(1-0.3)/2=1.65；νP=0.5，C2=(1+0.5)+(1-0.5)/2=1.75。對(duì)某一規(guī)定壽命，有下列關(guān)系：Vonmises等效應(yīng)變準(zhǔn)則與實(shí)際測(cè)試結(jié)果相差太大，尤其是雙軸主應(yīng)力方向隨時(shí)間變化情況。DangV