1 、疲勞概述

橡膠制品通常是在周期性應力狀態(tài)下使用的,橡膠材料的疲勞斷裂性能往往決定這些制品的疲勞壽命。為了保證橡膠制品使用時的安全性和可靠性,研究橡膠材料的動態(tài)疲勞特性具有重要的意義。

橡膠材料的疲勞壽命研究方法包括疲勞裂紋萌生方法和疲勞裂紋擴展方法兩類，工程上多采用基于橡膠材料S—N曲線的疲勞裂紋萌生方法進行壽命預估；以應變能密度為疲勞損傷參量的裂紋萌生法被證明在多軸條件下具有更好的適用性。

2、 S-N曲線

載荷與疲勞失效的關系，采用的是應力-壽命曲線或S-N曲線來表示:

--若某一部件在承受循環(huán)載荷,經過一定的循環(huán)次數后,該部件裂紋或破壞將會發(fā)展，而且有可能導致失效；

--如果同個部件作用在更高的載荷下,導致失效的載荷循環(huán)次數將減少；

--應力-壽命曲線或S-N曲線,展示出應力幅與失效循環(huán)次數的關系。

S-N曲線中的水平直線部分對應的應力水平就是材料的疲勞極限，其原意為材料經受無數次應力循環(huán)都不發(fā)生破壞的應力極限，Workbench默認的“無數次”

為1E6。

斜線部分給出了試樣承受的應力幅水平與發(fā)生疲勞破斷時所經歷的應力循環(huán)次數之間的關系，多用如冪函數的形式表示。

式中σ為應力幅或最大應力，N為達到疲勞破斷時的應力循環(huán)次數，m，C材料常數

如果給定一個應力循環(huán)次數，便可由上式求出或由斜線量出材料在該條件下所能承受的最大應力幅水平。反之，也可以由一定的工作應力幅求出對應的疲勞壽命。因為此時試樣或材料所能承受的應力幅水平是與給定的應力循環(huán)次數相關聯的，所以稱之為條件疲勞極限，或稱為疲勞強度。斜線部分是零部件疲勞強度的有限壽命設計或疲勞壽命計算的主要依據。

材料或構件到發(fā)生疲勞破壞時所經歷的應力循環(huán)次數稱為材料或構件的疲勞壽命，通常它包括疲勞裂紋的萌生壽命與擴展壽命之和。

3.、 疲勞壽命計算原理

任何疲勞計算，都是基于五個步驟，即五步法。

結構疲勞計算的重要一點，就是將時間引入到了計算結果中，就是疲勞的計算結果和時間相連。在ANSYS Workbench平臺

下自帶的疲勞模塊，只能做線性疲勞，即把靜力學的一個狀態(tài)計算結果，通過載荷步映射到整個計算時間區(qū)域。

第一步

--準備小試樣

--做等幅對稱應力控制疲勞試驗

第二步

--獲取得到材料S-N曲線

第三步

--調整S-N曲線

--缺口

--表面加工

--表面處理

--尺寸

--應力集中等

第四步

對應力歷程數據進行雨流計數

第五步

-對每個循環(huán)計算疲勞損傷

-用Miner準則累計損傷

-計算疲勞壽命

損傷的定義

疲勞壽命計算

疲勞損傷計算