疲勞壽命的案例
運(yùn)動(dòng)線纜疲勞壽命分析 ￥19.89
第 1 章 運(yùn)動(dòng)線纜疲勞壽命分析
1.1 引言
本章系統(tǒng)介紹了疲勞基本理論與分析方法，重點(diǎn)闡述了高周與低周疲勞的劃分依據(jù)及其特征，明確了名義應(yīng)力法和局部應(yīng)力-應(yīng)變法兩種常見的疲勞壽命預(yù)測方法。針對(duì)運(yùn)動(dòng)線纜的高周疲勞特點(diǎn)，采用名義應(yīng)力法進(jìn)行分析，并結(jié)合應(yīng)力-壽命曲線評(píng)估材料在交變載荷下的疲勞壽命。對(duì)線纜結(jié)構(gòu)在最優(yōu)工況下進(jìn)行疲勞仿真，提取關(guān)鍵區(qū)域名義應(yīng)力并進(jìn)行壽命估算，并分析不同布線方式以及不同傾角對(duì)運(yùn)動(dòng)線纜疲勞壽命影響。
1.2 疲勞基本理論及分析方法
1.2.1 疲勞壽命定義
疲勞失效是指金屬材料或非金屬材料在長期承受交變載荷重復(fù)作用的條件下，逐漸產(chǎn)生損傷并最終失去承載能力的一種常見破壞形式[71]。依據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，疲勞現(xiàn)象通常可歸類為三種主要類型：熱疲勞、腐蝕疲勞以及機(jī)械疲勞[72]。其中，機(jī)械疲勞在工程實(shí)踐中最為常見。若以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為依據(jù)，機(jī)械疲勞可細(xì)分為高周疲勞與低周疲勞[73]。高周疲勞與低周疲勞的劃分通常依據(jù)材料所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)來確定[74]。當(dāng)循環(huán)次數(shù)少于10?次時(shí)，被定義為低周疲勞；相反，若循環(huán)次數(shù)超過10?次，則歸類為高周疲勞。高周疲勞通常發(fā)生在應(yīng)力幅值較小的條件下，其疲勞行為多通過
曲線來表征材料的性能特征[75]。在實(shí)際工程應(yīng)用中，機(jī)械零部件常常受到高周疲勞影響，而本文所研究的運(yùn)動(dòng)線纜也正是典型的高周疲勞失效實(shí)例。
1.2.2 疲勞分析方法
在機(jī)械構(gòu)件的設(shè)計(jì)過程中，疲勞壽命預(yù)測起到了關(guān)鍵的作用。通過對(duì)疲勞壽命的準(zhǔn)確預(yù)測，我們可以進(jìn)一步完善機(jī)械構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而有效地延長其在實(shí)際應(yīng)用中的使用壽命。目前，疲勞壽命預(yù)測的方法主要可歸為兩大類：其一是基于名義應(yīng)力的分析方法；其二則為考慮局部應(yīng)力與應(yīng)變分布的局部應(yīng)力-應(yīng)變法。這兩種技術(shù)都有其獨(dú)特的應(yīng)用場景和優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際使用時(shí)，需要根據(jù)部件的操作環(huán)境和負(fù)載狀況來做出決策。
展開 疲勞分析基礎(chǔ)知識(shí)資料--結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析
分享一個(gè)疲勞分析理論方面的資料，《結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析》，是軟件疲勞分析的基礎(chǔ)知識(shí)，相信對(duì)疲勞分析的兄弟會(huì)有所幫助。
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展開 基于nCodeDesignlife的電池箱疲勞壽命研究
由圖4可以看出，S-N曲線由低周疲勞階段、高周疲勞階段、無限疲勞壽命階段構(gòu)成。電池箱的疲勞屬于高周疲勞問題，應(yīng)采用高周疲勞階段和無限疲勞壽命階段的S-N曲線進(jìn)行疲勞壽命的分析。
在nCodeDesignlife中，S-N曲線的高周疲勞階段和無限疲勞壽命階段采用冪指數(shù)方程的形式來表達(dá)：
式中：S為應(yīng)力幅值；SRI1為一次循環(huán)下的應(yīng)力值；N為應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)；b為疲勞強(qiáng)度指數(shù)，低周疲勞階段用b1表示，高周疲勞階段用b2表示。
軟件擬合的S-N曲線的參數(shù)：SRI1為1724.37MPa，高周疲勞階段的疲勞強(qiáng)度指數(shù)b1為-0.1338，無限壽命疲勞階段的疲勞強(qiáng)度指數(shù)b2為-0.0717。
圖4 UTS應(yīng)力修正后的Q235 S-N曲線
2.4 疲勞壽命分析
在nCodeDesignlife中，搭建疲勞壽命分析的“五框圖”。分別讀取X、Y、Z方向的頻率響應(yīng)函數(shù)，在vibration generator框圖中輸入圖1所示的加速度功率譜密度，在material generator中定義圖4所示的S-N曲線。疲勞壽命計(jì)算模型的應(yīng)力循環(huán)一般為對(duì)稱循環(huán)，而電池箱在隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境下的應(yīng)力循環(huán)處于非對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)，平均應(yīng)力的存在將影響疲勞壽命，所以采用Goodman方法修正平均應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響，并采用1.2節(jié)中Dirlik疲勞累積損傷計(jì)算公式對(duì)電池箱進(jìn)行疲勞壽命分析。
根據(jù)仿真結(jié)果可知，在Z方向上，最低壽命為4.29×104s，出現(xiàn)在橫梁銜接處；在Y方向上，最低壽命為5.38×107 s，出現(xiàn)在托腳螺栓孔處；在X方向上，最低壽命為2.70×109 s，出現(xiàn)在托腳螺栓孔處。
隨機(jī)振動(dòng)測試的國標(biāo)規(guī)定，X、Y、Z每個(gè)方向的測試時(shí)間是21 h，也就是7.56×104s。測試過程中，蓄電池箱或系統(tǒng)保持連接可靠、結(jié)構(gòu)完好，蓄電池箱或系統(tǒng)無裂紋、外殼破裂等現(xiàn)象。
展開 CAE小記丨常用的機(jī)械疲勞壽命評(píng)估分析方法
根據(jù)斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)，金屬結(jié)構(gòu)件的疲勞破壞是由于主裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸而造成的，結(jié)構(gòu)的壽命取決于結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)部位裂紋的萌生與擴(kuò)展。
該方法將疲勞斷裂過程分為三個(gè)階段：
一是構(gòu)件在交變力作用下產(chǎn)生初始裂紋（初始裂紋定義至今仍無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，習(xí)慣上為0.5-1mm）；
二是裂紋開始擴(kuò)展，以致產(chǎn)生較大宏觀裂紋；
三是裂紋急劇擴(kuò)展，迅速導(dǎo)致破壞，它的壽命往往很短，稱瞬間斷裂壽命，工程上不予考察
按裂紋產(chǎn)生的時(shí)間，又可將第一階段定義為始裂壽命，第二階段定義為裂紋擴(kuò)展壽命（習(xí)慣上稱剩余壽命）。對(duì)壽命的度量一般以經(jīng)歷的循環(huán)荷載的次數(shù)來表示。該理論認(rèn)為，疲勞極限是客觀存在的，也就是說，當(dāng)構(gòu)件承受的循環(huán)荷載幅值小于該構(gòu)件材料的疲勞極限時(shí)，該構(gòu)件不可能因產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致破壞，即從疲勞壽命角度考察其壽命是無限的。此外疲勞壽命不僅與循環(huán)載荷幅值和材料物理、化學(xué)特性有關(guān)，還與載荷的變化頻率有關(guān)，故疲勞壽命有高周疲勞與低周疲勞之分。
前述名義應(yīng)力法、局部應(yīng)力一應(yīng)變法等均是研究始裂壽命。而剩余壽命的研究，則較復(fù)雜。目前是一個(gè)熱點(diǎn)問題，工程界尚未提出普遍接受的評(píng)估手段。
近年來，斷裂力學(xué)理論得到了長足的發(fā)展，但是它還很不完善，斷裂失效的機(jī)理還不是十分清楚，所以要應(yīng)用該理論得出簡單而準(zhǔn)確可靠的疲勞壽命預(yù)測計(jì)算式還有待時(shí)日。
F
可靠性設(shè)計(jì)方法
可靠性設(shè)計(jì)方法是應(yīng)用可靠性理論和設(shè)計(jì)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在給定的可靠性指標(biāo)下，對(duì)零部件、設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)。其目的是發(fā)現(xiàn)和確定產(chǎn)品存在的隱患和薄弱環(huán)節(jié)，通過預(yù)防和改進(jìn)，提高產(chǎn)品的固有可靠性。
展開 
基于MSC.Fatigue的帶孔板疲勞壽命仿真
4 結(jié)論
首先從有限元的角度對(duì)帶圓形孔的板的應(yīng)力場及疲勞壽命進(jìn)行了仿真，將仿真結(jié)果與疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了該疲勞分析方法的正確性；其次用同樣的仿真方法對(duì)矩形孔板和六邊形孔板進(jìn)行了應(yīng)力場和疲勞壽命仿真，得出了3種不同孔口形狀的帶孔板的應(yīng)力集中系數(shù)和疲勞壽命。
仿真結(jié)果表明：在其他條件相同的情況下，隨著孔的形狀逐漸的趨于圓，應(yīng)力集中系數(shù)逐漸變小，疲勞壽命逐漸增大。
采用Marc進(jìn)行橡膠件疲勞壽命分析
橡膠件疲勞分析概述
在橡膠件CAE仿真分析中，通常需要進(jìn)行橡膠件剛度，密封性等仿真工況的分析，但如何進(jìn)行橡膠疲勞壽命的分析當(dāng)前仍然是困擾行業(yè)的難題。
Marc軟件在橡膠、密封行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，針對(duì)橡膠疲勞壽命的仿真，Marc有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)：
? 通過Mullins效應(yīng)進(jìn)行橡膠件的損傷分析，當(dāng)損傷到達(dá)1時(shí)，認(rèn)為橡膠出現(xiàn)開裂，但是在實(shí)際仿真計(jì)算中需要進(jìn)行大量的分析計(jì)算，工作量巨大。
? 通過彈性體疲勞壽命損傷理論來進(jìn)行疲勞壽命分析。其基本思想和傳統(tǒng)的金屬疲勞的一致，且仿真計(jì)算工作量很小，適合在工程計(jì)算中應(yīng)用。
下面，我們將介紹如何采用彈性體疲勞壽命損傷理論來進(jìn)行疲勞壽命分析。
彈性橡膠體的疲勞理論介紹
根據(jù)彈性體疲勞理論，彈性體的壽命和其對(duì)數(shù)應(yīng)變和格林應(yīng)變存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，也就是Woehler公式，其形式如下：
上述公式中，為彈性體破壞時(shí)的循環(huán)次數(shù)，為其對(duì)應(yīng)的最大對(duì)數(shù)應(yīng)變和格林應(yīng)變。A和n為需要擬合的參數(shù)。其曲線的擬合形式如下圖所示。
然后通過雨流計(jì)數(shù)法則進(jìn)行變幅損傷累積疊加，如下表達(dá)式。當(dāng)D<1認(rèn)為彈性體沒有發(fā)生破壞，當(dāng)D≥1認(rèn)為彈性體發(fā)生破壞。
在實(shí)際的計(jì)算中，只需計(jì)算一個(gè)周期的載荷循環(huán)，就可以進(jìn)行彈性體壽命的預(yù)測。下面將介紹如何在Marc中進(jìn)行彈性體疲勞壽命的擬合。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | 基于開裂能量密度方法的橡膠件疲勞壽命分析
小 結(jié)
與基于馬林斯效應(yīng)和基于應(yīng)變壽命曲線的彈性體疲勞相比，基于開裂能量密度的方法，可以更加精確的進(jìn)行橡膠件的疲勞壽命預(yù)測和開裂方向預(yù)測。
采用Marc軟件，可以很方便的在計(jì)算完強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行橡膠件疲勞壽命的計(jì)算。從而幫助客戶快速預(yù)測橡膠件的疲勞壽命，提升產(chǎn)品開發(fā)效率。
同一應(yīng)力水平下，疲勞壽命和結(jié)構(gòu)體積大小的關(guān)系
以前看到fe-safe幫助文檔上面講，在同一應(yīng)力水平下，體積大的結(jié)構(gòu)疲勞壽命值更小。因?yàn)槭軓澖Y(jié)構(gòu)，橫截面大的件應(yīng)力梯度小，所以疲勞壽命小。
為了驗(yàn)證這個(gè)理論，同時(shí)驗(yàn)證FEA和理論計(jì)算的差距，現(xiàn)創(chuàng)建兩個(gè)懸臂梁模型，一端固定，另一端加載Z方向向下的1000N的力，使結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲。
模型一、100*10*20的懸臂梁
模型二、100*10*10的懸臂梁
因?yàn)樵诜治鲋屑s束端會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，我們只比較懸臂梁中間處的應(yīng)力狀態(tài)和疲勞壽命值。
一、理論計(jì)算
計(jì)算結(jié)果，σ1=75MPa, σ2=300MPa，σ2=4*σ1
二、CAE計(jì)算
單元類型使用C3D8I，結(jié)構(gòu)的末端使用RB2耦合，載荷作用在其參考節(jié)點(diǎn)上，方向向下。
應(yīng)力分析結(jié)果：
模型一
理論分析結(jié)果為σ1=75MPa，CAE分析結(jié)果如圖，兩者結(jié)果非常接近
模型二：
理論分析結(jié)果為σ2=300MPa，CAE分析結(jié)果如上圖
由以上結(jié)果，CAE分析和理論分析結(jié)果統(tǒng)一。
疲勞分析
現(xiàn)將模型一的載荷放大四倍，此時(shí)結(jié)構(gòu)中線上表面的應(yīng)力為σ1=σ2=300MPa，將結(jié)果導(dǎo)入Ncode中計(jì)算疲勞壽命值(S-N)。
分析結(jié)果：
模型一、
模型一中線處上表面的疲勞壽命平均值為1.522e+5
模型二中線處上表面的疲勞壽命平均值為2.286e+5
模型一（20mm）的疲勞壽命值為1.522e+5，模型二（10mm）的疲勞壽命值為2.286e+5，證明受彎結(jié)構(gòu)在同一應(yīng)力水平下，大結(jié)構(gòu)的疲勞壽命值確實(shí)要低于小結(jié)構(gòu)的疲勞壽命值。
展開 基于workbench的復(fù)雜條件下底部鉆具組合疲勞壽命分析
圖 7 不同形狀的裂紋長度對(duì)疲勞壽命的影響
4 結(jié)論
利用 ANSYS-Workbench 對(duì)下部鉆具組合進(jìn)行疲勞仿真分析，得到以下規(guī)律：
（1）在分析鉆柱受力的基礎(chǔ)上，根據(jù)疲勞強(qiáng)度理論，建立了下步鉆具組合的疲勞分析有限元模型；
（2）無裂紋的算例分析說明了，沒有裂紋的情況下鉆柱一般不會(huì)破壞，且鉆柱的使用壽命最長為1.2e+009 次；
（3）裂紋的形狀不同以及埋深不同對(duì)于鉆柱的疲勞壽命的影響都不同，本文主要針對(duì)具有表面線性裂紋、深埋圓形裂紋、表面半橢圓裂紋和深埋橢圓裂紋的BHA 進(jìn)行了疲勞壽命的預(yù)測，結(jié)果表明表面線性裂紋對(duì)于鉆柱的疲勞壽命影響最小，表面半橢圓裂紋的影響最大；
（4）裂紋的擴(kuò)展導(dǎo)致了裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化，因此，不同裂紋的長度對(duì)于鉆柱疲勞壽命的影響也是不同的，通過模擬得出：鉆柱疲勞壽命隨著裂紋的長度的增加呈降低的趨勢(shì)。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | 采用Marc進(jìn)行橡膠件疲勞壽命分析
01
橡膠件疲勞分析概述
在橡膠件CAE仿真分析中，通常需要進(jìn)行橡膠件剛度，密封性等仿真工況的分析，但如何進(jìn)行橡膠疲勞壽命的分析當(dāng)前仍然是困擾行業(yè)的難題。
Marc軟件在橡膠、密封行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，針對(duì)橡膠疲勞壽命的仿真，Marc有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)：
? 通過Mullins效應(yīng)進(jìn)行橡膠件的損傷分析，當(dāng)損傷到達(dá)1時(shí)，認(rèn)為橡膠出現(xiàn)開裂，但是在實(shí)際仿真計(jì)算中需要進(jìn)行大量的分析計(jì)算，工作量巨大。
? 通過彈性體疲勞壽命損傷理論來進(jìn)行疲勞壽命分析。其基本思想和傳統(tǒng)的金屬疲勞的一致，且仿真計(jì)算工作量很小，適合在工程計(jì)算中應(yīng)用。
下面，我們將介紹如何采用彈性體疲勞壽命損傷理論來進(jìn)行疲勞壽命分析。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | 基于開裂能量密度方法的橡膠件疲勞壽命分析
小 結(jié)
與基于馬林斯效應(yīng)和基于應(yīng)變壽命曲線的彈性體疲勞相比，基于開裂能量密度的方法，可以更加精確的進(jìn)行橡膠件的疲勞壽命預(yù)測和開裂方向預(yù)測。
采用Marc軟件，可以很方便的在計(jì)算完強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行橡膠件疲勞壽命的計(jì)算。從而幫助客戶快速預(yù)測橡膠件的疲勞壽命，提升產(chǎn)品開發(fā)效率。
MSC一體化疲勞壽命預(yù)測系統(tǒng)
為何需要疲勞分析？
-機(jī)械零部件80-90%的失效形式是疲勞；
-應(yīng)力分析只是結(jié)構(gòu)壽命和可靠性分析的一部分，而不是全部。評(píng)定結(jié)構(gòu)壽命和提高產(chǎn)品的可靠性需要分析疲勞失效；
-在設(shè)計(jì)早期減少原型制作，降低開發(fā)成本；
-在設(shè)計(jì)階段估計(jì)產(chǎn)品壽命，加快產(chǎn)品投放市場時(shí)間；
-采用系統(tǒng)化方法評(píng)估產(chǎn)品壽命，增強(qiáng)耐久性，質(zhì)量和性能。提高產(chǎn)品的市場競爭力。
MSC.Fatigue
一體化疲勞壽命預(yù)測系統(tǒng)
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段使用MSC Fatigue，可在設(shè)計(jì)制造過程之前進(jìn)行疲勞分析，并為集成的壽命管理創(chuàng)造一個(gè)MCAE環(huán)境，真實(shí)地預(yù)測產(chǎn)品的壽命，極大地降低生產(chǎn)原型機(jī)和進(jìn)行疲勞壽命測試所帶來的巨額開銷。
MSC.Fatigue已經(jīng)使世界眾多的知名公司和企業(yè)從中獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，涉及從空間站、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)到汽車、鐵路，從空調(diào)、洗衣機(jī)等家電產(chǎn)品到電子通訊系統(tǒng)，從艦船到石油化工，從內(nèi)燃機(jī)、核能、電站設(shè)備到通用機(jī)械制造等各個(gè)領(lǐng)域。早期疲勞分析可提高產(chǎn)品的可靠性，增強(qiáng)客戶對(duì)產(chǎn)品性能的信心，同時(shí)也可減少售后保修維護(hù)等費(fèi)用，避免產(chǎn)品招回等難以預(yù)計(jì)的嚴(yán)重后果。
MSC.Fatigue功能
全壽命分析 (S-N)
全壽命法，即通常所說的應(yīng)力～壽命法或S-N方法，該方法并不嚴(yán)格區(qū)分裂紋產(chǎn)生和裂紋擴(kuò)展，而是給出結(jié)構(gòu)發(fā)生突然失效前的全壽命估計(jì)。
特色：雨流循環(huán)計(jì)數(shù)；名義應(yīng)力修正；焊接結(jié)構(gòu)；統(tǒng)計(jì)置信參數(shù)；Palmgren-Miner 線性損傷；用戶自定義循環(huán)；材料和部件的 S-N；表面條件；安全系數(shù)分析；多軸狀態(tài)指示。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | 采用Marc進(jìn)行橡膠件疲勞壽命分析
01
橡膠件疲勞分析概述
在橡膠件CAE仿真分析中，通常需要進(jìn)行橡膠件剛度，密封性等仿真工況的分析，但如何進(jìn)行橡膠疲勞壽命的分析當(dāng)前仍然是困擾行業(yè)的難題。
Marc軟件在橡膠、密封行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，針對(duì)橡膠疲勞壽命的仿真，Marc有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)：
? 通過Mullins效應(yīng)進(jìn)行橡膠件的損傷分析，當(dāng)損傷到達(dá)1時(shí)，認(rèn)為橡膠出現(xiàn)開裂，但是在實(shí)際仿真計(jì)算中需要進(jìn)行大量的分析計(jì)算，工作量巨大。
? 通過彈性體疲勞壽命損傷理論來進(jìn)行疲勞壽命分析。其基本思想和傳統(tǒng)的金屬疲勞的一致，且仿真計(jì)算工作量很小，適合在工程計(jì)算中應(yīng)用。
下面，我們將介紹如何采用彈性體疲勞壽命損傷理論來進(jìn)行疲勞壽命分析。
02
彈性橡膠體的疲勞理論介紹
根據(jù)彈性體疲勞理論，彈性體的壽命和其對(duì)數(shù)應(yīng)變和格林應(yīng)變存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，也就是Woehler公式，其形式如下：
上述公式中，為彈性體破壞時(shí)的循環(huán)次數(shù)，為其對(duì)應(yīng)的最大對(duì)數(shù)應(yīng)變和格林應(yīng)變。A和n為需要擬合的參數(shù)。其曲線的擬合形式如下圖所示。
然后通過雨流計(jì)數(shù)法則進(jìn)行變幅損傷累積疊加，如下表達(dá)式。當(dāng)D<1認(rèn)為彈性體沒有發(fā)生破壞，當(dāng)D≥1認(rèn)為彈性體發(fā)生破壞。
在實(shí)際的計(jì)算中，只需計(jì)算一個(gè)周期的載荷循環(huán)，就可以進(jìn)行彈性體壽命的預(yù)測。下面將介紹如何在Marc中進(jìn)行彈性體疲勞壽命的擬合。
03
橡膠體疲勞計(jì)算案例
以汽車襯套為例，首先在現(xiàn)有的橡膠材料模型參數(shù)的參數(shù)基礎(chǔ)上，需增加用于彈性體疲勞計(jì)算的參數(shù)，如下圖所示：
其中，系數(shù)A和N分別對(duì)應(yīng)Woehler公式里面的A和n。
其次，定義橡膠襯套的載荷計(jì)算工況。
展開 強(qiáng)度丨南航：航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件的熱腐蝕-疲勞性能與壽命預(yù)測方法研究進(jìn)展
此外，對(duì)于渦輪盤而言，為了提高渦輪盤損傷容限設(shè)計(jì)水平，以滿足高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)在海洋服役環(huán)境下耐久性、可靠性、安全性設(shè)計(jì)要求，需對(duì)渦輪盤用高溫合金在海洋環(huán)境-工況耦合下的疲勞裂紋擴(kuò)展測試方法及微觀機(jī)理展開深入研究，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤材料的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命預(yù)測方法及損傷容限設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。
3 熱腐蝕-疲勞壽命預(yù)測方法
高溫?zé)岣g環(huán)境下的疲勞過程同時(shí)受到載荷、溫度和腐蝕介質(zhì)3方面的影響，其作用更加復(fù)雜，損傷過程分為熱腐蝕坑的萌生和生長、熱腐蝕坑向疲勞裂紋轉(zhuǎn)變、疲勞裂紋萌生、小裂紋擴(kuò)展、長裂紋擴(kuò)展和斷裂[73,74]。在這些損傷過程中，熱腐蝕坑的萌生和生長以及裂紋萌生和小裂紋擴(kuò)展占據(jù)了疲勞壽命的絕大部分（70%～80%）。在熱腐蝕-疲勞模型研究方面，高溫?zé)岣g-疲勞壽命預(yù)測模型需要考慮溫度、載荷水平、介質(zhì)濃度等許多方面的因素。目前常用的疲勞壽命預(yù)測模型主要包括唯象模型、損傷力學(xué)模型和斷裂力學(xué)模型[75,76]。唯象模型主要是基于對(duì)熱腐蝕損傷特征的表征，對(duì)應(yīng)力或應(yīng)變-壽命方程進(jìn)行一定程度的修正；損傷力學(xué)模型主要是通過對(duì)熱腐蝕損傷的表征，建立耦合熱腐蝕損傷和機(jī)械載荷損傷的損傷變量，建立損傷變量演化和疲勞壽命之間的關(guān)系；斷裂力學(xué)模型是將熱腐蝕損傷視為初始裂紋，采用斷裂力學(xué)理論對(duì)剩余壽命進(jìn)行預(yù)測和評(píng)定。
然而，熱腐蝕-疲勞壽命預(yù)測的唯象模型、損傷力學(xué)模型和斷裂力學(xué)模型各有優(yōu)缺點(diǎn)。唯象模型簡單且能較準(zhǔn)確預(yù)測熱腐蝕-疲勞壽命，但其不能體現(xiàn)熱腐蝕-疲勞機(jī)理且其預(yù)測精度依賴于大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；損傷力學(xué)模型同樣可以獲得較為精準(zhǔn)的預(yù)測結(jié)果，但其往往局限于一些簡單的結(jié)構(gòu)；斷裂力學(xué)模型可用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，但其未考慮裂紋萌生階段的疲勞壽命，因此預(yù)測結(jié)果往往偏于保守。
展開 《結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析》——姚衛(wèi)星著
上傳一本書吧，《結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析》——姚衛(wèi)星著，很不錯(cuò)的一本書。
結(jié)構(gòu)的疲勞破壞是其主要失效形式，因此結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命是其強(qiáng)度和可靠性研究的主要內(nèi)容之一。本書系統(tǒng)地闡述了結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析的基本原理、方法和過程。內(nèi)容包括影響結(jié)構(gòu)疲勞壽命的主要因素、結(jié)構(gòu)材料的疲勞行為及其描述、疲勞累積損傷理論、估算結(jié)構(gòu)疲勞壽命的名義應(yīng)力法、局部應(yīng)力應(yīng)變法和應(yīng)力場強(qiáng)法，以及結(jié)構(gòu)疲勞可靠性分析。本書的特點(diǎn)是圍繞結(jié)構(gòu)疲勞壽命估算，系統(tǒng)地介紹了所需的材料性能、估算原理、估算方法和估算步驟，并給出了一些算例和實(shí)例。 本書可供從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究的人員參考，也可作為碩士研究生教材。
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