1、疲勞破壞的原因及分類

原因：

1. 應力波動引起的機械疲勞

2. 循環載荷同高溫聯合作用引起的蠕變疲勞

3. 循環受載部件的溫度變動引起的熱機械疲勞

4. 零件之間的滑動和滾動接觸相結合產生的接觸疲勞

分類：

1. 高周疲勞(high circle fatigue)：循環次數≥104周次

2. 低周疲勞(low circle fatigue) ：循環次數≤104周次

 

2、疲勞有限元分析步驟：

1. 通過靜力學方法分析對象的應力分布；將計算的結果導入到fatigue分析模塊；

2. 定義疲勞分析的應力/應變的類型(一般選擇Max. Abs. Principal，即主應力/應變絕對值的最大值)；對應了S－N曲線中的應力S或者E－N曲線中的應變。

3. 輸入載荷信息，即將第1步的計算結果導入；定義一個周期時間內的動載荷。

4. 輸入材料的S－N或者E－N曲線

5. 定義被分析對象表面粗糙度(surface finish)

No finish 不處理（即不考慮表面粗糙度對裂紋擴展的影響）

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裂紋擴展的影響）

Nitride 滲氮處理

Cold rolled 冷軋處理

Shot peened 噴丸處理

7.Fatigue分析，通過應力計算出循環次數，即壽命。

8.結果輸出

疲勞有限元分析步驟

3、應力－壽命曲線（S－N曲線）

1. S－N曲線的橫坐標為循環次數N(number)，縱坐標為單軸應力S(stress)；所以S－N曲線稱為應力－壽命曲線。

2. 試驗方法為：給試件施加單向載荷，使試件內部產生有規律的循環載荷(如正弦)；當試件失效時，記錄載荷的循環次數N；從大到小改變S值，得到不同的N值，對數據進行概率統計分析后即可建立S－N曲線。

3.         應力－壽命曲線（S－N曲線）

4、應變－壽命曲線（E－N曲線）

1. E－N曲線的橫坐標為循環次數N(number)，縱坐標為應變E(strain)。所以E－N曲線也稱為應變－壽命曲線。

2. E－N曲線的縱坐標也可以是“剩余強度”，所謂剩余強度(residual strength)指含裂紋材料的靜承載能力。

3. 試驗方法為：與S－N曲線相比，E－N曲線試驗時測量的是應變或剩余強度。

4. 應變－壽命曲線（E－N曲線）

5、高周疲勞的分析方法

1. 假設零件只發生彈性變形，所以零件的應力幅值不大。

2. 高周疲勞可以使用S－N曲線，也可以使用E－N曲線。

3. 可以考慮裂紋導致的疲勞，也可以不考慮。

4. 作為較簡單的分析，發生高周疲勞的零件壽命一般很長或者有無限壽命，所以高周疲勞分析也稱為全壽命分析。

 

6、低周疲勞的分析方法

1. 在循環次數較少(低周)的情況下如果會產生疲勞破壞，一般零件受到的應力較大。

2. 低周疲勞使用E－N曲線，一般不使用S－N曲線，因為在低周疲勞時應力－應變不是線性的，即通過線性關系由應力推導出的應變是不準確的。

3. 必須考慮裂紋對疲勞的影響，所以低周疲勞分析也稱為初始裂紋法(Crack  Initiation )。

4. 分析方法有：

S-W-T

Morrow

None

5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):

Neuber

Mertens-Dittman

Seeger-Beste