多軸應(yīng)力
關(guān)注創(chuàng)建者：魔都小小魚 創(chuàng)建時(shí)間：2019-02-19
多軸應(yīng)力的視頻教程
【案例】-軸與法蘭多道焊接溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分析
本案例主要特點(diǎn)如下： 1，熱-應(yīng)力間接耦合 2，通過輸入IGS體文件，對(duì)特定焊縫區(qū)域線進(jìn)行網(wǎng)格密度控制，進(jìn)而劃分過渡網(wǎng)格 3，生死單元+體生熱率熱源 4，兩道環(huán)焊縫，利用柱狀坐標(biāo)系逐步激活單元 5，殘余應(yīng)力計(jì)算結(jié)束后，讀入應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的模態(tài)分析。 具體命令流及相關(guān)IGS文件，請(qǐng)購買后聯(lián)系我，QQ：359786990
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多軸應(yīng)力的實(shí)例教程
特色：循環(huán)應(yīng)力－應(yīng)變模型；SWT & Morrow 平均應(yīng)力修正；Neuber等彈－塑性修正；疲勞失效概率（統(tǒng)計(jì)置信參數(shù)）；考慮溫度修正；疲勞安全系數(shù)分析；表面條件；用戶自定義的疲勞單位；雙軸修正；Palmgren-Miner 線性損傷。
裂紋擴(kuò)展
裂紋擴(kuò)展壽命要根據(jù)有限元模型提供的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，結(jié)構(gòu)載荷的變化以及材料的疲勞特性等條件，預(yù)測(cè)裂紋的擴(kuò)展速率和時(shí)間。研究裂紋擴(kuò)展常采用傳統(tǒng)的線彈性斷裂力學(xué)（LEFM）。
特色：逐個(gè)循環(huán)地模擬；按時(shí)間順序的雨流循環(huán)計(jì)數(shù)；多環(huán)境材料性質(zhì)；Kitagawa 最小裂紋尺寸；門檻模擬；裂紋閉合和延遲；用戶定義的循環(huán)；斷裂韌性失效準(zhǔn)則；表面和埋藏裂紋；修正的 Paris 定律。
虛擬應(yīng)變片
提取有限元結(jié)果，結(jié)合載荷隨時(shí)間變化歷程，為應(yīng)變片創(chuàng)建響應(yīng)時(shí)間歷程，支持多種形式的應(yīng)變片（花）——單軸, T, Delta和直角；疊層式片和平面片；用戶自定義應(yīng)變片。
價(jià)值：簡(jiǎn)化了有限元模型和物理模型的驗(yàn)證過程；便于獲取難以測(cè)量位置處的信息，補(bǔ)充缺失數(shù)據(jù)和獲得新數(shù)據(jù)；降低驗(yàn)證成本；測(cè)試數(shù)據(jù)用于疲勞分析。
多軸疲勞
預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的疲勞壽命。與常用的單軸或比例載荷情況不同，多軸疲勞方法采用了非比例、多軸應(yīng)力狀態(tài)假設(shè)，并通過裂紋擴(kuò)展法預(yù)估結(jié)構(gòu)壽命，分析結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。
展開 1、真應(yīng)力-真應(yīng)變
工程和真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變：
工程應(yīng)力-應(yīng)變用于小應(yīng)變分析，但對(duì)于塑性必須用真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變，因?yàn)樗鼈兪遣牧蠣顟B(tài)更具代表性的度量。
如果引入工程應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，則可以用下面的公式把這些值轉(zhuǎn)換為真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變：
注意，僅對(duì)應(yīng)力轉(zhuǎn)換，有以下假設(shè):
材料是不可壓縮的 (大應(yīng)變可接受的近似值)假設(shè)試樣橫截面的應(yīng)力均勻分布。
2、彈塑性常用模型
1）屈服準(zhǔn)則：
屈服準(zhǔn)則用于把多軸應(yīng)力狀態(tài)和單軸情況聯(lián)系起來。
試樣的拉伸實(shí)驗(yàn)提供單軸數(shù)據(jù)，可以繪制成一維應(yīng)力-應(yīng)變曲線，已在前面介紹過。
實(shí)際結(jié)構(gòu)一般是多軸應(yīng)力狀態(tài)。屈服準(zhǔn)則提供材料應(yīng)力狀態(tài)的標(biāo)量不變量，可以和單軸情況對(duì)比。
2）常用的屈服準(zhǔn)則是von Mises 屈服準(zhǔn)則 (也稱為八面體剪切應(yīng)力或 變形能準(zhǔn)則)。von Mises 等效應(yīng)力定義為：
寫成矩陣形式
式中{s} 是偏差應(yīng)力，sm 是靜水應(yīng)力
關(guān)聯(lián)流動(dòng)：
– 塑性流動(dòng)方向與屈服面的外法線方向相同。
非關(guān)聯(lián)流動(dòng):
– 對(duì)摩擦材料，通常需要非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則 (在 Drucker-Prager 模型中， 剪脹角與內(nèi)摩擦角不同)。
強(qiáng)化準(zhǔn)則:
? 強(qiáng)化準(zhǔn)則描述屈服面如何隨塑性變形的結(jié)果而變化 (大小、中心、 形狀)。
? 強(qiáng)化準(zhǔn)則決定如果繼續(xù)加載或卸載, 材料將何時(shí)再次屈服。
– 這與呈現(xiàn)無硬化– 即屈服面保持固定的彈性-理想塑性材料完全不同。
? 等向強(qiáng)化 指屈服面在塑性流動(dòng)期間均勻擴(kuò)張。 ‘等向’ 一詞指屈服面的均勻擴(kuò)張，和 ‘各向同性’ 屈服準(zhǔn)則(即材料取向)不同。
等向強(qiáng)化適用于大應(yīng)變、比例加載情況。不適與循環(huán)加載。
展開 材料的疲勞性能一般以單軸應(yīng)力－循環(huán)次數(shù)的形式表示（S－N曲線。此處不考慮基于斷裂力學(xué)的疲勞理論），應(yīng)力隨時(shí)間的變化也很有規(guī)律，如正弦波、方波或脈沖等。除此之外，平均應(yīng)力對(duì)疲勞性能的影響也很少考慮
（也即r=Smin/Smax!=-1的影響）。但實(shí)際的應(yīng)力狀態(tài)多是多軸應(yīng)力，應(yīng)力變化規(guī)律性較差，并且r!=-1。如何將實(shí)際的應(yīng)力（應(yīng)力變化無規(guī)律，多軸，r!=-1)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的材料疲勞性能(應(yīng)力變換有規(guī)律，單軸，r=1)
對(duì)應(yīng)起來，就構(gòu)成了疲勞分析的基礎(chǔ)和依據(jù)。
（1）平均應(yīng)力影響的處理
如果有不同r值下的S-N曲線，一般采用插值方法確定未知r值下的S-N曲線。如果只有r=-1的S-N曲線，可采用如下的公式計(jì)算等效的應(yīng)力（就是將r！＝－1的單軸應(yīng)力轉(zhuǎn)換為r=-1時(shí)的單軸應(yīng)力，即等效應(yīng)力）：
（Sa/Se)+(Sm/Su)^n=1 ^為指數(shù)運(yùn)算符。
其中，Sa為半應(yīng)力幅值，Se為欲求的等效應(yīng)力，Sm為平均應(yīng)力，Su和n不同的取值，構(gòu)成不同的理論：
Theory Su n
------------------------------------------------------------------
Soderberg yield stress (sy) 1
Goodman ultimate tensile stress (su) 1
Gerber ultimate tensile stress (su) 2
Morrow true fracture stress (sf) 1
-----------------------------------------------------------------
（2）多軸應(yīng)力轉(zhuǎn)換為單軸應(yīng)力
這個(gè)轉(zhuǎn)換其實(shí)就是采用何種應(yīng)力（或分量）。
展開 目錄
前言
第1章 緒論
1.1 疲勞的基本概念
1.2 疲勞設(shè)計(jì)方法
1.3 疲勞分析的基本步驟
第2章 nSft疲勞分析軟件介紹
2.1 nSft軟件簡(jiǎn)介
2.2 系統(tǒng)模塊介紹
2.3 nSoft軟件的安裝
2.4 nSoft軟件的使用
第3章 疲勞載荷譜的統(tǒng)計(jì)處理
3.1 疲勞載荷譜的統(tǒng)計(jì)處理理論基礎(chǔ)
3.2 數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與顯示實(shí)例
3.3 異常峰值的檢查與剔除實(shí)例
3.4 數(shù)字濾波去除電壓干擾信號(hào)實(shí)例
3.5 疲勞載荷數(shù)據(jù)交互式編輯實(shí)例
3.6 疲勞截荷計(jì)數(shù)處理實(shí)例
3.7 疲勞載荷譜按里程外推實(shí)例
3.8 疲勞載荷譜按分位點(diǎn)外推實(shí)例
3.9 疲勞載荷譜的疊加實(shí)例
第4章 應(yīng)力疲勞分析
4.1 應(yīng)力疲勞分析理論
4.2 載荷譜塊的創(chuàng)建與疲勞壽命計(jì)算實(shí)例
4.3 冷卻風(fēng)扇葉片應(yīng)力疲勞分析實(shí)例
4.4 基于有限元的支架應(yīng)力疲勞分析實(shí)例
4.5 高溫下活塞的應(yīng)力疲勞分析實(shí)例
第5章 應(yīng)變疲勞分析
5.1 應(yīng)變疲勞理論
5.2 冷卻風(fēng)扇的應(yīng)變疲勞分析實(shí)例
5.3 支架有限元應(yīng)變疲勞分析實(shí)例
5.4 多載荷應(yīng)變疲勞分析實(shí)例
第6章 多軸疲勞分析
6.1 多軸疲勞理論基礎(chǔ)
6.2 多軸疲勞評(píng)價(jià)實(shí)例
6.3 階梯軸的多軸應(yīng)變疲勞分析實(shí)例
6.4 多軸應(yīng)力疲勞下的安全系數(shù)分析實(shí)例
6.5 多工況多軸應(yīng)力疲勞分析實(shí)例
第7章 焊接疲勞分析
7.1 焊接疲勞理論基礎(chǔ)
7.2 焊點(diǎn)疲勞分析實(shí)例
7.3 焊縫疲勞分析實(shí)例
第8章 振動(dòng)疲勞理論
8.1 振動(dòng)疲勞理論基礎(chǔ)
8.2 振動(dòng)疲勞分析實(shí)例
展開 文章doi：10.1016/j.ijplas.2019.04.009
推薦理由：作者通過原位拉伸實(shí)驗(yàn)和基于位錯(cuò)密度的晶體塑性模型研究了圓柱形孔以及不同取向?qū)τ趩尉ф嚮邷睾辖鹱冃涡袨榈挠绊懀髡哐芯拷沂玖丝椎奶砑訒?huì)導(dǎo)致多軸應(yīng)力狀態(tài)，有利于塑性變形和各向異性塑性，而對(duì)于多孔試樣，孔隙之間相互作用會(huì)引起某些區(qū)域滑移，從而增強(qiáng)側(cè)孔附近的塑性滑移而抑制中心孔周圍塑性滑移，從而造成孔隙之間的非均勻變形造成裂紋出現(xiàn)。
作者的理論框架：
基于亞彈性的運(yùn)動(dòng)學(xué)框架
其中流動(dòng)模型為經(jīng)典的冪律流動(dòng)模型
硬化模型基于taylor位錯(cuò)理論模型
與傳統(tǒng)Km位錯(cuò)密度不同的是，為了更全面理解位錯(cuò)產(chǎn)生和湮滅的演化特征，作者使用了Zikry等人提出的位錯(cuò)模型概念，將總位錯(cuò)密度進(jìn)一步細(xì)分為固定位錯(cuò)密度和可移動(dòng)位錯(cuò)密度，其演化遵循
其中G_sour表示由于位錯(cuò)導(dǎo)致的移動(dòng)位錯(cuò)密度增加的系數(shù)，g_minter是林位錯(cuò)相互作用障礙物之間交叉滑移或位錯(cuò)相互作用而引起移動(dòng)位錯(cuò)的捕捉效用系數(shù)，g_immob是與移動(dòng)位錯(cuò)密度固定相關(guān)的系數(shù)，g_recov是與固定位錯(cuò)密度重排列和湮滅相關(guān)的系數(shù)
作者的研究對(duì)象是單晶鎳基DD413，使用這種更加復(fù)雜的單晶本構(gòu)模型可以更加準(zhǔn)確的捕捉單晶的變形特征，其材料參數(shù)如下：
滑移帶標(biāo)定的原位實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果（在原位SEM觀察中，滑移帶的強(qiáng)度用于評(píng)估局部變形的程度，在模擬中，累積塑性滑移用于評(píng)估塑性變形場(chǎng)）??哦?于評(píng)估局部塑性變形場(chǎng)）
孔隙周圍的晶格旋轉(zhuǎn)和滑移系統(tǒng)激活的異質(zhì)性
晶格旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算：
作者分析得到的結(jié)論是
孔的加入在單晶樣品中引起多軸應(yīng)力條件，有利于塑性變形并促進(jìn)孔周圍的各向異性塑性變形。
展開 
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多軸應(yīng)力的最新內(nèi)容
此項(xiàng)測(cè)試獲得的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)，能極大提升模型在復(fù)雜多軸應(yīng)力狀態(tài)下（例如：橡膠密封圈膨脹、橡膠減振器壓縮、輪胎胎面接地等工況）的預(yù)測(cè)精度。
為獲得這一關(guān)鍵數(shù)據(jù)，我司提供傳統(tǒng)16爪周向夾持與充氣式膨脹兩種等雙軸拉伸測(cè)試方法，可根據(jù)您的具體需求進(jìn)行選擇。
如何給汽車零部件進(jìn)行疲勞耐久測(cè)試？11個(gè)月前
多軸耦合加速測(cè)試：采用多通道電液伺服系統(tǒng)，對(duì)部件同時(shí)施加拉伸 + 彎曲 + 扭轉(zhuǎn)載荷，模擬極端工況下的復(fù)合應(yīng)力（如副車架在過坑時(shí)的多軸應(yīng)力狀態(tài)），加速疲勞失效暴露。
2.數(shù)字孿生與虛擬測(cè)試深化
疲勞壽命預(yù)測(cè)模型升級(jí)：結(jié)合晶體塑性有限元（CPFEM）模擬金屬材料的晶粒尺度疲勞損傷，提升高周疲勞預(yù)測(cè)精度（如車輪輻板的壽命預(yù)測(cè)誤差從 ±30% 降至 ±15%）。
</p><p>剛度退化系數(shù)<em>d</em>對(duì)于多軸應(yīng)力的情況，應(yīng)采用以下的替換計(jì)算</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202407/attachment/c5a6678148ce45beaf2cca06101d6213
它專注于基于現(xiàn)代多軸應(yīng)力的疲勞方法，并且是市場(chǎng)上最專業(yè)的疲勞分析軟件之一。Fe-safe適用于熱機(jī)械疲勞和蠕變疲勞、橡膠材料以及針對(duì)焊接接頭的 Verity 結(jié)構(gòu)應(yīng)變方法。功能專為滿足要求最嚴(yán)苛的行業(yè)應(yīng)用而開發(fā)，能夠提供準(zhǔn)確、可靠的多軸疲勞分析，無論載荷和模型的復(fù)雜度如何。
文章doi：10.1016/j.ijplas.2019.04.009
推薦理由：作者通過原位拉伸實(shí)驗(yàn)和基于位錯(cuò)密度的晶體塑性模型研究了圓柱形孔以及不同取向?qū)τ趩尉ф嚮邷睾辖鹱冃涡袨榈挠绊懀髡哐芯拷沂玖丝椎奶砑訒?huì)導(dǎo)致多軸應(yīng)力狀態(tài)，有利于塑性變形和各向異性塑性，而對(duì)于多孔試樣，孔隙之間相互作用會(huì)引起某些區(qū)域滑移，從而增強(qiáng)側(cè)孔附近的塑性滑移而抑制中心孔周圍塑性滑移，從而造成孔隙之間的非均勻變形造成裂紋出現(xiàn)
它克服了名義應(yīng)力法的兩個(gè)主要缺陷，但它亦有本身固有的缺陷：
一是沒有考慮缺口根部附近應(yīng)力梯度和多軸應(yīng)力的影響；
二是疲勞壽命的計(jì)算結(jié)果對(duì)疲勞缺口系數(shù)K值非常敏感。
而在實(shí)際工作中，精確地確定結(jié)構(gòu)的K值是非常困難的，這就影響了局部應(yīng)力一應(yīng)變法估算疲勞壽命的精度。
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· 高溫疲勞
· 熱和力疲勞
· 多軸應(yīng)力
通過在同一個(gè)軟件中執(zhí)行工作流程的每一步，F(xiàn)errabyrne的工程師能夠通過優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如多軸剛度比率、應(yīng)力/應(yīng)變水平、峰值撓度或疲勞壽命，更好地滿足客戶的要求。Ferrabyrne的工程師也可以改變這一工作流程，使用Marc對(duì)在役車輛進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。
2.鮑辛格效應(yīng)
由于預(yù)加塑性拉伸荷載而使壓縮屈服應(yīng)力降低的現(xiàn)象稱為Bauschinger效應(yīng).正是由于這種效應(yīng),塑性變形時(shí)一種各向異性的過程,Bauschinger效應(yīng)是一種由塑性應(yīng)變引起的特殊的方向各向異性的形式,因?yàn)樵诤罄^逆向荷載作用下,一個(gè)方向的初始塑性變形會(huì)減小其反方向的屈服一個(gè)應(yīng)力.在多軸應(yīng)力情況下,與這種現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的是具有不同方向屈服應(yīng)力之間的相互影響和橫向效應(yīng),某一方向的預(yù)加應(yīng)變達(dá)到塑性范圍將會(huì)改變其所有方向的屈服應(yīng)力值
第一個(gè)土壤塑性模型是在 Mohr-Coulomb 準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上開發(fā)的，它是對(duì)獲得連續(xù)材料和多軸應(yīng)力狀態(tài)方法的一種概括。它被定義為：當(dāng)任何平面內(nèi)的剪應(yīng)力與平均正應(yīng)力的組合達(dá)到臨界條件時(shí)，材料開始屈服甚至斷裂。
