高周疲勞
關注創建者：琳泓comsol 創建時間：2019-10-27
高周疲勞的視頻教程
Hypermesh+Optistruct中級教程——疲勞分析
本系列以Optistruct疲勞分析為主題，計劃分為單軸-高周疲勞、多軸-高周疲勞、單軸-低周疲勞、多軸-低周疲勞、瞬態響應疲勞、定頻振動疲勞、正弦掃頻振動疲勞、隨機振動疲勞、焊點疲勞、焊縫疲勞10種疲勞分析類型共12節課。基本涵蓋了絕大多數疲勞分析的類型。 第一講：單軸-高周疲勞分析，介紹了不同工況、不同材料的應力組合及平均應力修正方法。
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跟兵哥零基礎學疲勞強度理論和Fe-safe入門
本課程包含兩個模塊內容，首先是疲勞強度的理論部分，第二是ABAQUS的Fe-safe疲勞計算軟件的使用入門介紹。 一、理論部分 第1節-第2節： 疲勞的基本概念與破壞機理 第3節-第8節： 高周疲勞 第9節-第13節：壽命的概率統計與可靠性 第14節-第18節：低周疲勞 二、軟件實操部分 目前理論部分已更完，Fe-safe軟件部分更新中
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Abaqus-Fesafe疲勞計算中級教程
講述Abaqus-Fesafe疲勞計算的高級操作技巧，手把手教會如何計算復雜模型（多種材料）、復雜工況（對稱循環、非對稱循環、多載荷步加載）下的疲勞強度因子，并講述了fesafe計算的odb在后處理時需要注意哪些事項。結合第一期Abaqus-Fesafe疲勞計算初級教程，讓你快速實現疲勞計算從入門到精通（包括常規的低周疲勞及高周疲勞計算）！
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高周疲勞的實例教程
往復活塞式發動機的高周疲勞步奏
往復活塞式發動機的高周疲勞步奏.pdf
低周和高周疲勞的區分
根據產生裂紋所需的載荷循環次數，人們習慣將疲勞分為低周疲勞
和高周疲勞。兩者之間的界限并不明確，但通常以
1~
10萬次循環作為區分的依據。
在高周疲勞情況下，應力足夠低，因此應力-應變關系可以被認為是
線
彈性的。
而低周疲勞則包含非線性行為，材料應力-應變關系呈現滯回特性。
在分析高周疲勞時，應力范圍通常用于描述
受力
狀態
，而
在分析低周疲勞時，
則會選擇
應變范圍或耗散能量。
3. 高周疲勞的數學模型
材料疲勞領域的研究最早開始于
19 世紀，這一領域的持續發展產生了許多疲勞預測方法。其中一個經典模型就是 S-N 曲線。這一曲線將材料失效前所經歷的循環次數（即壽命）N 與單軸加載的應力幅值關聯起來。
曲線在水平軸上代表失效循環數，在垂直軸上代表載荷幅值。如果兩個軸都使用
log10
尺度，對于許多部件，載荷壽命關系將在很大的耐久性范圍內近似于一條直線。
總的趨勢是，降低應力幅值，可以獲得更長的材料使用壽命。通常這種相關性非常強，可以達到應力幅值降低10% 就能夠將使用壽命延長50% 。
圖3
載荷與失效循環數的關系
某些材料在疲勞試驗中表現出了應力閾值，稱為疲勞極限，當應力低于該閾值時，
將
不會出現疲勞損傷，組件的運行壽命可以無限長。
對于鋼，在大約10
7
次循環時可能有一個持久極限，這意味著幅值小于疲勞極限載荷的循環不會導致疲勞破壞，無論它們被施加多少次。
并非所有材料都有疲勞極限。有些材料即使在低
水平應力作用下，也會因疲勞而失效，比如鋁合金。
展開 1 前言
由于客觀原因，會進行一段時間的疲勞分析學習，優化部分的內容相對也會延后一段時間。不得不說，前幾天基本上都是在看資料，整得人云里霧里的，所以思來想去還是得重操舊業，學習一點總結一點。強調一下，由于在疲勞方面學習的時間暫時不是太長，因此文章內容難免會有錯誤，希望大家指正，互相學習。
2 問題描述
圖 1 有限元模型
如圖所示是一個常規的靜力分析，約束以及載荷都標識在了圖中。然而不同的是，現在這個支架的工作狀況相對來說比較惡劣，需要在-0.1Mpa~0.1MPa的對稱循環壓力荷載下進行工作，試估算其使用疲勞壽命。
3 問題分析
對于這樣一個問題，如果不使用軟件，我們可能會這樣處理：
① 使用材料力學方法計算得到工況下的名義應力
② 查詢相關手冊得到該模型在該工況下的理論應力集中系數
③ 綜合考慮名義應力，應力集中系數，載荷幅值以及其余影響因素得到用于校核疲勞壽命的應力幅值
④ 對應材料的S-N曲線（對于高周疲勞問題）得到結構在對應工況下的疲勞壽命
上述問題如果轉換成軟件來實現也是一樣，首先利用有限元軟件計算得到危險部位的應力值，然后結合相應的載荷輸入，材料S-N曲線輸入，通過相應的疲勞算法得到結構局部的損傷量，最后通過后處理得到疲勞壽命云圖，對應的過程就是下面的疲勞五框圖：
圖 2 疲勞五框圖
4 分析流程
4.1 有限元結果獲取與導入
對照五步圖，我們首先獲取有限元分析結果，這里個人使用hyperworks的optistruct求解器進行有限元分析，大家可以根據自己的分析需求使用不用的有限元求解器。對于optistruct，個人建議結果存儲為.op2格式，測試默認的.h3d格式文件識別的不是特別好。
展開 這是由于塑料為粘彈性材料，具有較大面積的應力滯后性，所以在循環過程中部分機械能轉化為熱能，使導熱性差的試樣本身溫度急劇上升，甚至高于熔點或玻璃化轉變溫度，從而產生熱疲勞，而熱疲勞常是聚合物疲勞失效的主要原因。另外在低頻率下，試樣溫度升高可通過熱傳遞與環境溫度達到熱平衡；而高頻率下，由于塑料的不良導熱性，致使內部溫度升高不能及時傳遞，熱能的積累促進了熱老化的進程和熱降解，必然降低循環次數。
加載頻率對高周疲勞壽命的影響
加載頻率與高周疲勞壽命的結果見表3。
表3 試驗條件
由表3可知，高周疲勞下試樣溫升與頻率的關系，材料循環次數與試樣溫升的關系，材料循環次數與頻率的關系與低周疲勞的規律是一致的。但是頻率對高周疲勞的疲勞壽命的影響要明顯高于低周疲勞。高周疲勞的疲勞壽命隨頻率的增加降低很明顯，數據間偏離的很嚴重。這是由于高周疲勞的應力低，低頻率下，循環速率慢，試樣溫度升高有足夠的時間通過熱傳遞與環境溫度來達到熱平衡，這也是為什么高周疲勞下試樣的溫升沒低周疲勞試樣的溫升那么明顯的原因。另外，低周頻率熱疲勞產生的熱量有時間傳遞，有時這部分熱量可以用來修補高分子的微結構損傷，使材料結構更縝密，反而提高材料的疲勞性能。
展開 運動線纜疲勞壽命分析 ￥19.89
第 1 章 運動線纜疲勞壽命分析
1.1 引言
本章系統介紹了疲勞基本理論與分析方法，重點闡述了高周與低周疲勞的劃分依據及其特征，明確了名義應力法和局部應力-應變法兩種常見的疲勞壽命預測方法。針對運動線纜的高周疲勞特點，采用名義應力法進行分析，并結合應力-壽命曲線評估材料在交變載荷下的疲勞壽命。對線纜結構在最優工況下進行疲勞仿真，提取關鍵區域名義應力并進行壽命估算，并分析不同布線方式以及不同傾角對運動線纜疲勞壽命影響。
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作用的條件下，逐漸產生損傷并最終失去承載能力的一種常見破壞形式[71]。依據不同的劃分標準，疲勞現象通常可歸類為三種主要類型：熱疲勞、腐蝕疲勞以及機械疲勞[72]。其中，機械疲勞在工程實踐中最為常見。若以應力循環次數為依據，機械疲勞可細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材料所經歷的應力循環次數來確定[74]。當循環次數少于10?次時，被定義為低周疲勞；相反，若循環次數超過10?次，則歸類為高周疲勞。高周疲勞通常發生在應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]。在實際工程應用中，機械零部件常常受到高周疲勞影響，而本文所研究的運動線纜也正是典型的高周疲勞失效實例。
1.2.2 疲勞分析方法
在機械構件的設計過程中，疲勞壽命預測起到了關鍵的作用。通過對疲勞壽命的準確預測，我們可以進一步完善機械構件的結構設計，從而有效地延長其在實際應用中的使用壽命。目前，疲勞壽命預測的方法主要可歸為兩大類：其一是基于名義應力的分析方法；其二則為考慮局部應力與應變分布的局部應力-應變法。這兩種技術都有其獨特的應用場景和優點，在實際使用時，需要根據部件的操作環境和負載狀況來做出決策。
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對高周疲勞而言，應力必須保持低于材料的屈服極限。
7、創建疲勞分析算例，定義負載為“已定義周期的恒定高低幅度事件”
添加熱應力負載，右鍵單擊【負載】并選擇【添加事件】，在周期中輸入“2000000”。
尤其對高周疲勞，即循環次數高于10000次的低應力循環，百試不爽。
各行各業都有自己的材料手冊，都是百年來人們和疲勞斗爭的智慧結晶。
知道了應力幅值，查表就能得到疲勞壽命。怎么得到應力幅值呢？有限元分析。
比如天洑的有限元分析軟件AIFEM，不僅能計算結構在載荷下的應力分布。同時還集成了疲勞分析工具，結合S-N曲線輸出零件的壽命分布，識別壽命薄弱點。
前兩種方法適用于高周疲勞和低周疲勞的應變壽命分析。nCode EN Constant使用結構分析結果的開始和結束時刻比例系數乘以結構應力分析結果生成應變載荷循環。nCode EN TimeSeries使用結構應力結果以及時間歷程載荷，通過線性疊加創建應變歷程。
如何給汽車零部件進行疲勞耐久測試？11個月前
2.數字孿生與虛擬測試深化
疲勞壽命預測模型升級：結合晶體塑性有限元（CPFEM）模擬金屬材料的晶粒尺度疲勞損傷，提升高周疲勞預測精度（如車輪輻板的壽命預測誤差從 ±30% 降至 ±15%）。
虛擬測試與物理測試閉環：通過數字孿生模型實時校準物理測試結果，例如在臺架測試中發現部件提前失效時，虛擬模型自動反演載荷譜偏差，優化后續測試方案。
若以應力循環次數為依據，機械疲勞可細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材料所經歷的應力循環次數來確定[74]。當循環次數少于10?次時，被定義為低周疲勞；相反，若循環次數超過10?次，則歸類為高周疲勞。高周疲勞通常發生在應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]。
會議簡介
為增進雙方的相互了解，并向國內工程技術人員與研發決策者介紹漢航在高精度數據采集硬件、動態信號測量分析、旋轉機械特征信號測量分析、模態試驗、聲學相機聲源定位、振動控制、發動機葉片高周疲勞、聲學控制、試驗與仿真相關性分析及模型修正、車輛NVH測試及性能測試、車輛制動噪聲測試、車輛換擋性能測試等方面的最新產品和技術，漢航將在下述城市舉辦為期半天的產品技術交流會。
具體測試項目包括：S-N曲線、低周疲勞(LCF)強度、有限壽命疲勞強度、高周疲勞(HCF)強度和疲勞壽命預測等。通過精確測量與數據分析，我們為您提供詳細的檢測報告與改善建議，確保您的復合材料在各種應用環境下均表現出色。
作者的研究思路
第一步：根據實驗獲得二維的ebsd和三維的分層ebsd，根據結果，使用dream 3d軟件進行模型重構,并施加簡單拉伸的變形條件
第二步：作者比較了在拉伸過程中典型階段（初始屈服對應的變形，拉伸結束對應的變形）四種模型表面X方向的應變分布，應力分布特征，以及每個晶粒的應變分布,直觀展示了不同建模方式下模型表面變形特征的差異，作者認為在小變形情況下（高周疲勞
此外疲勞壽命不僅與循環載荷幅值和材料物理、化學特性有關，還與載荷的變化頻率有關，故疲勞壽命有高周疲勞與低周疲勞之分。
前述名義應力法、局部應力一應變法等均是研究始裂壽命。而剩余壽命的研究，則較復雜。目前是一個熱點問題，工程界尚未提出普遍接受的評估手段。
此外，目前所開展的渦輪葉片高溫合金熱腐蝕-疲勞性能主要是其低周疲勞性能研究，對熱腐蝕-高周疲勞性能研究較少。熱腐蝕對渦輪葉片高溫合金高周疲勞失效的影響也很顯著[47]。對于渦輪葉片而言，由于其服役溫度高，熱腐蝕損傷嚴重，且其受到氣動載荷的作用而往往發生高周振動疲勞失效。
