疲勞參數(shù)的案例
Ansys中S-N 疲勞分析的參數(shù) ￥2
更重要的是需要選擇并理解疲勞參數(shù)。
本文通過S-N曲線和Ansys 分析例子結(jié)果來一一說明上述參數(shù)。
二 疲勞理論的發(fā)展歷史
1852年，August W?hler基于前人的研究，開始探索鐵軌斷裂原因，逐漸發(fā)展起來疲勞理論，并完成測試驗證。在1867年后廣為人知。
1910年，O. H. Basquin 使用W?hler測試數(shù)據(jù)寫成了對數(shù)形式的Basquin Law，將S-N數(shù)據(jù)擬合成理論公式。
1945年，Miner推廣了Palgrem的線性損傷累積假設(shè)。
1954年，Coffin和 Manson研究了塑性變形的疲勞理論。
1968年，Tatsuo Endo 和M. Matsuishi提出了雨流計數(shù)法計算隨機振動疲勞。
通過研究歷史，可以為我們提供清晰的學(xué)習(xí)路線，如何由淺入深。
三 疲勞理論基礎(chǔ)
3.1 如何表示循環(huán)
展開 汽車座椅全方位疲勞振動試驗臺參數(shù)解析
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的汽車座椅全方位疲勞振動試驗臺，采用水平和豎 直復(fù)合振動的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合模擬駕乘者假臀的裝置，并各自設(shè)置獨立的驅(qū)動機構(gòu)，根據(jù)需要 可以實現(xiàn)對座椅的單一方向的振動，以獲取單一的座椅疲勞參數(shù)；也可以同時驅(qū)動進(jìn)行復(fù) 合外力振動，進(jìn)行正弦波的振動試驗，獲取座椅的全方位振動下的疲勞參數(shù)；本發(fā)明由于只 有極少的部件，結(jié)構(gòu)簡單，拆裝容易，操作方便，節(jié)約制作和使用成本。
具體實施方式
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1沿A向示意圖，如圖所示：本實施例的汽 車座椅全方位疲勞振動試驗臺，包括底座7、座椅安裝平臺2、水平振動裝置、豎直振動裝置 和臀部模擬裝置；
所述水平振動裝置包括通過直線導(dǎo)軌Ila設(shè)置在底座7上的水平拖板11和用于 驅(qū)動水平拖板11沿直線導(dǎo)軌往復(fù)運動的水平振動電機8 ；
豎直振動裝置包括豎直振動電機5和豎直設(shè)置的導(dǎo)桿13，所述豎直振動電機5外 殼固定設(shè)置在水平拖板11上，如圖所示，豎直振動電機5外殼固定在水平拖板11下部，豎 直振動電機5的轉(zhuǎn)子軸向上轉(zhuǎn)動配合穿過水平拖板11并驅(qū)動座椅安裝平臺2上下往復(fù)運 動；
臀部模擬裝置包括支座14、搖臂19、假臀轉(zhuǎn)動電機21和假臀20，所述支座14固 定設(shè)置在底座7上；所述搖臂19以可在豎直平面擺動的方式單自由度鉸接在支座14上，如 圖所示，搖臂19通過鉸接軸18鉸接于鉸接點，假臀轉(zhuǎn)動電機21外殼固定設(shè)置在搖臂19自 由端，假臀轉(zhuǎn)動電機21轉(zhuǎn)子軸向下延伸傳動配合連接假臀20，如圖所示，假臀20通過假臀連接桿22連接假臀轉(zhuǎn)動電機21轉(zhuǎn)子軸；假臀20正對座椅安裝平臺2上的待檢測汽車座椅1。
展開 LMS Virtual.Lab Durability_方法介紹26—熱疲勞實例
插入S-N疲勞求解定義材料和疲勞參數(shù)。其中材料選擇（Sample Steel ）疲勞參數(shù)選擇（Critical plane, open mode (I), no mean stress correction）
5。計算求解此公況為不考慮熱影響的疲勞分析損傷結(jié)果為1.47e-5.
6。重新插入S-N疲勞求解定義材料和疲勞參數(shù)。
其中材料新建一個熱疲勞的材料（在Sample Steel 基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)建，添加溫度為773.15Kdeg和973.15Kdeg的材料特性。抗拉及抗壓應(yīng)力分別為250 1000，200 950。SE和S1的數(shù)值分別為60，40）
疲勞參數(shù)選擇（Critical plane, open mode (I), no mean stress correction）
7。添加一個恒溫場溫度設(shè)置為800Kdeg
8。計算求解，出現(xiàn)靜態(tài)失效。說明溫度對疲勞的影響。
附有源文件和操作視頻
百度網(wǎng)盤鏈接http://pan.baidu.com/s/1pJuOgv5
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展開 仿真應(yīng)用 | 基于Fatigue Tool應(yīng)力疲勞強度評估
現(xiàn)實生活中，結(jié)構(gòu)失效的80%以上屬于疲勞失效，并且疲勞失效具有突發(fā)性，失效前沒有明顯的征兆。隨著制造業(yè)競爭愈加激烈，在設(shè)計研發(fā)過程中對零部件進(jìn)行疲勞強度校核顯得越來越重要。Workbench的Mechanical模塊自帶Fatigue Tool功能，能基本滿足用戶的疲勞校核需要。
模型
如下圖所示，鋼棒左端面固定約束，右端面承受幅值為2000N的簡諧作用力。從受力模型來看，為懸臂梁結(jié)構(gòu)。嘗試進(jìn)行應(yīng)力疲勞強度評估。
材料疲勞參數(shù)
使用EngineeringData的自帶材料Structural Steel的疲勞參數(shù)：
網(wǎng)格
插入Body Sizing，設(shè)置如下：
網(wǎng)格設(shè)置
網(wǎng)格劃分結(jié)果如下：
網(wǎng)格狀態(tài)
主應(yīng)力結(jié)果
最大主應(yīng)力（Average，平均節(jié)點應(yīng)力）：
最小主應(yīng)力（Average，平均節(jié)點應(yīng)力）：
應(yīng)力幅：
因為本案例為簡諧作用力，可認(rèn)為應(yīng)力幅為：
（111.76+112.39）/ 2=112.075MPa
應(yīng)力疲勞強度評估
Fatigue Tool的設(shè)置：
求解鋼棒的壽命，下圖結(jié)果表明，鋼棒中部倒圓角處的疲勞壽命最低，為217030個載荷循環(huán)。
手算驗證
根據(jù)仿真軟件計算壽命217030，結(jié)合材料的疲勞參數(shù)S-N曲線，通過樣條插值，反推應(yīng)力幅為112Mpa。
展開 
仿真應(yīng)用 | 基于Fatigue Tool應(yīng)力疲勞強度評估
材料疲勞參數(shù)
使用EngineeringData的自帶材料Structural Steel的疲勞參數(shù)：
網(wǎng)格
插入Body Sizing，設(shè)置如下：
網(wǎng)格設(shè)置
網(wǎng)格劃分結(jié)果如下：
網(wǎng)格狀態(tài)
主應(yīng)力結(jié)果
最大主應(yīng)力（Average，平均節(jié)點應(yīng)力）：
最小主應(yīng)力（Average，平均節(jié)點應(yīng)力）：
應(yīng)力幅：
因為本案例為簡諧作用力，可認(rèn)為應(yīng)力幅為：
（111.76+112.39）/ 2=112.075MPa
應(yīng)力疲勞強度評估
Fatigue Tool的設(shè)置：
求解鋼棒的壽命，下圖結(jié)果表明，鋼棒中部倒圓角處的疲勞壽命最低，為217030個載荷循環(huán)。
手算驗證
根據(jù)仿真軟件計算壽命217030，結(jié)合材料的疲勞參數(shù)S-N曲線，通過樣條插值，反推應(yīng)力幅為112Mpa。Fatigue Tool的計算結(jié)果是可靠的。
展開 NASTRAN嵌入式疲勞模型建立
本文主要介紹ANSA環(huán)境中，NASTRAN疲勞分析模型的建立。包括以下內(nèi)容：建立靜態(tài)分析模型，定義循環(huán)材料特性，定義關(guān)鍵面的物理疲勞特征，定義靜態(tài)載荷的循環(huán)變量，定義加載工況。為靜態(tài)分析及疲勞分析建立頭文件。
模型介紹：如下圖所示，為汽車車身的避震塔。在圖示位置分別施加三種載荷，并為每個載荷設(shè)置循環(huán)變量，分析關(guān)鍵面的疲勞損傷。
1.定義材料特征
2.定義疲勞載荷
3.定義疲勞特征
4.定義疲勞參數(shù)疲勞參數(shù)主要用于確定疲勞分析的方法，是應(yīng)力-壽命還是應(yīng)變-壽命。
5.創(chuàng)建頭文件
6.在META中查看疲勞分析結(jié)果
展開 seeger方法近似疲勞壽命參數(shù)
seeger方法近似疲勞壽命參數(shù)
應(yīng)變壽命疲勞分析理論分析基礎(chǔ)及DesignLif參數(shù)設(shè)置 ￥6
? Strain-Life (EN) 應(yīng)變疲勞分析理論基礎(chǔ)
? 討論循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和應(yīng)變-壽命關(guān)系的關(guān)系
? 討論平均應(yīng)力的影響
應(yīng)變疲勞壽命分析理論基礎(chǔ)
? 應(yīng)變壽命疲勞（EN）使用循環(huán)應(yīng)變反轉(zhuǎn)和應(yīng)變壽命關(guān)系方程評估疲勞損傷
–局部塑性應(yīng)變導(dǎo)致疲勞
–適用于低周期和高周期應(yīng)用
? 應(yīng)力小于或大于屈服
–使用彈塑性應(yīng)變
? 直接計算或根據(jù)彈性計算進(jìn)行調(diào)整
? 相對較新的疲勞分析技術(shù)
–大約30年前開始使用
–難以手動計算
?僅限于CAE應(yīng)用程序
展開 橡膠襯套疲勞仿真技術(shù)
采用Lake-Lindley 模型來進(jìn)行疲勞壽命研究，并進(jìn)行材料試驗，獲得該疲勞模型的必要參數(shù)，即裂紋擴(kuò)展Lake-Lindley模型。
4、基于FE-SAFE RUBBER的橡膠襯套疲勞計算
FE-SAFE RUBBER模塊，是目前唯一商用化的橡膠疲勞分析軟件。輸入零件應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果以及載荷歷程后即可進(jìn)行計算。支持多種應(yīng)力應(yīng)變計算軟件接口，如NASTRAN、ABAQUS、DYNA等。自帶多種常用橡膠的疲勞參數(shù)曲線，并且支持實際疲勞試驗參數(shù)。
Moldex3D模流分析之熱循環(huán)試驗?zāi)M預(yù)測熱疲勞
其中又以基于應(yīng)變的 Coffin-Manson Model 最為廣泛的被使用于預(yù)測較低循環(huán)周期的疲勞破壞(Wang et al 2017)。Coffin-Manson Model 預(yù)測的循環(huán)周期模型為：
此模型以材料延性疲勞參數(shù)(Fatigue ductility coefficient) 、塑性應(yīng)變量值(amplitude of plastic strain) 與延性疲勞指數(shù)(Fatigue ductility exponent) 以預(yù)測疲勞周期數(shù)。延性疲勞指數(shù)可經(jīng)由 Modified Coffin-Manson Model：
塑性應(yīng)變模型
熱疲勞模型參數(shù)除了可由查表或?qū)嶒炄〉玫牟牧涎有?em>疲勞參數(shù)；以及經(jīng)由欲模擬的熱循環(huán)試驗參數(shù)可得之周期平均溫度與周期頻率。而較難直接從固體力學(xué)分析結(jié)果得到的參數(shù)，塑性應(yīng)變量值，則可以通過分析的材料特性，找尋對應(yīng)的塑性應(yīng)變模型進(jìn)行預(yù)估。
對于較常發(fā)生熱疲勞破壞的金屬IC組件：錫球(Solder ball)或是導(dǎo)線架(Lead frame)。其塑性行為可透過考慮各向同性硬化(Isotropic-hardening) 的Prandtl-Reuss Model計算。
此模型適用于反復(fù)載重的每次循環(huán)并未達(dá)到試體塑性，使其發(fā)生永久形變的案例中較為適合。
熱循環(huán)試驗?zāi)M分析
本研究以Moldex3D Stress 分析中考慮材料非線性的 PMC(post mold curing) 求解器，輸入溫度循環(huán)試驗中的溫度與時間關(guān)系進(jìn)行分析。
展開 MSC.Nastran嵌入式疲勞分析
對該語句，Patran對應(yīng)圖形界面為，可要求進(jìn)行疲勞分析、定義疲勞分析區(qū)域等，如下：
疲勞計算方法、參數(shù)定義語句，疲勞參數(shù)包括：疲勞方法、計算應(yīng)力類型、是否進(jìn)行塑性修正（應(yīng)變疲勞）、疲勞計算位置（節(jié)點、單元）、是否進(jìn)行多線（核）程計算、雨流分析參數(shù)定義、置信區(qū)間定義、應(yīng)力單位定義（MPa）等。
疲勞載荷定義，目前MSC.Nastran中支持用戶文本定義載荷歷程、dac、rsp文件和TABLFTG等，同時，定義疲勞載荷對應(yīng)的SUBCASE ID，且可以定義比例系數(shù)、正則化系數(shù)、偏移因子等，對準(zhǔn)靜態(tài)法疲勞分析，疲勞載荷語為
FTGSEQ/FTGEVNT/FTGLOAD,三者之間相互引用關(guān)系如下：
Patran中定義界面為：
MSC.Nastran支持SN、EN疲勞材料定義，本例中語句為：
上述語句定義S-N曲線如下：
Patran中定義界面如下：
MSC.Nastran嵌入式疲勞分析結(jié)果包括：單次循環(huán)損傷（log顯示）、循環(huán)次數(shù)（log顯示）、最大應(yīng)變、最大應(yīng)力、最小應(yīng)變、最小應(yīng)力等。本例中Patran界面顯示如下：
嵌入式疲勞益處
整個流程在MSC.Nastran中，對使用者，只是擴(kuò)展了少量語句，即可完成疲勞分析，學(xué)習(xí)成本小。
整個流程基于同一軟件完成，分析流程縮短，提高分析效率；
中間過程數(shù)據(jù)少，CPU/內(nèi)存/硬盤資源消耗少；
中間過程數(shù)據(jù)少，方便管理。
文章來源：海克斯康工業(yè)軟件
展開 
疲勞耐久性分析工具——LMS Virtual.Lab Durability
· LMS Virtual.Lab System-Level Fatigue 系統(tǒng)級疲勞
LMS Virtual.Lab System-Level Fatigue是一個完備的解決方案，能優(yōu)化子系統(tǒng)或裝配體，并能跟蹤系統(tǒng)部件的強度和疲勞。工程師利用嵌入的LMS Virtual.Lab Motion求解器，從規(guī)定的運動到多體模擬計算部件載荷。這些部件載荷與結(jié)構(gòu)應(yīng)力結(jié)合在一起，最后運用材料疲勞參數(shù)預(yù)測部件的疲勞熱點和相應(yīng)的疲勞壽命。
簡單易用的界面使多體模型的構(gòu)建十分容易，專門的模板和向?qū)б龑?dǎo)用戶完成整個過程。繁簡可變的建模使得在任何時候改進(jìn)模型和處理剛性部件或柔性部件成為可能。以前冗長并易出現(xiàn)錯誤的集成柔性體的操作，現(xiàn)在只需要點擊幾下鼠標(biāo)就能順利完成。所有需要用戶做的事就是選擇部件有限元網(wǎng)格并把它拖進(jìn)系統(tǒng)模型。所有的物體連接都是自動地建立，基于檢測到的粘接節(jié)點和自由度數(shù)。
LMS Virtual.Lab System-Level Fatigue可以從路譜輸入細(xì)化到部件級的載荷響應(yīng)。多體模型被放在虛擬試驗臺上，并自動地設(shè)置應(yīng)用路面輪廓的合適邊界條件。對于各個系統(tǒng)部件，預(yù)測出來的動載工況信息、模態(tài)參預(yù)因子、激勵位置和局部坐標(biāo)系設(shè)置都自動地傳送到疲勞壽命求解器中。
后處理功能對引起任何部件疲勞壽命的載荷傳遞路徑提供了快速和關(guān)鍵的深入理解，使工程師能快速的研究疲勞熱點，并對許多系統(tǒng)級設(shè)計變型進(jìn)行再分析。
展開 LMS Virtual.Lab Durability_方法介紹31—瞬態(tài)熱疲勞
將工況縮小為0.3倍
3.插入S-N疲勞求解，設(shè)置材料（thermal fatigue庫里面的0.25C-0.85Mn，疲勞參數(shù)設(shè)為 Critical plane, open mode (I), no mean stress correction）
4.計算求解。
5.插入新的S-N求解，復(fù)制上面的參數(shù)設(shè)置。然后調(diào)用瞬態(tài)計算結(jié)果的溫度場。
6.重新計算。
附有源文件
百度網(wǎng)盤鏈接http://pan.baidu.com/s/1pJuOgv5
（受到上傳文件大小的限制，在該目錄下“31LMS Virtual.Lab Durability_方法介紹——瞬態(tài)熱疲勞.zip“）
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展開 微動疲勞壽命可靠性分析方法
針對結(jié)構(gòu)的微動疲勞問題,發(fā)展了一種壽命可靠性分析方法.在微動條件下,接觸區(qū)域處于多軸應(yīng)力狀態(tài),采用基于臨界平面法的多軸疲勞參數(shù)對結(jié)構(gòu)的微動疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測.在確定性壽命計算的基礎(chǔ)上,考慮彈性模量、摩擦系數(shù)以及壽命預(yù)測模型中材料常數(shù)的隨機性,利用響應(yīng)面方法,結(jié)合MonteCarlo模擬技術(shù)獲得結(jié)構(gòu)微動疲勞壽命可靠性模型.最后將此方法用于燕尾榫結(jié)構(gòu)的微動疲勞壽命可靠性分析,驗證了所提出方法的可行性和有效性
微動疲勞壽命可靠性分析方法.pdf
ANSYS Workbench 固定機翼疲勞設(shè)置方法及流程---附計算模型及詳操視頻 ￥88
本文使用ANSYS Workbench對固定機翼進(jìn)行疲勞計算，不涉及ACP鋪層，ACP鋪層后無法進(jìn)行疲勞計算。需要機翼ACP鋪層強度校核對應(yīng)模型文件和視頻，請選擇其他對應(yīng)的付費文檔或者聯(lián)系作者獲得。
疲勞設(shè)置曲線
壽命圖及損傷圖，后文及視頻中具有詳細(xì)解釋，該處僅為結(jié)果展示。
進(jìn)行疲勞分析，首先需考慮材料疲勞參數(shù)，雙擊“engineering data”打開材料數(shù)據(jù)庫編輯材料屬性。復(fù)合材料無法進(jìn)行疲勞計算，需要轉(zhuǎn)化為各項同性材料后再計算疲勞。
材料屬性界面。由于復(fù)合材料鋪層為混合鋪層，無法直接計算疲勞，需尋找最弱方向的彈性模量和泊松比，作為疲勞計算的強度材料屬性。查看碳纖維的屬性，碳纖維最弱部分?jǐn)?shù)值作為各項同性材料對應(yīng)數(shù)值，也就是選擇復(fù)合材料最弱方向的性能作為同性材料的性能，確保計算結(jié)果最保守，保證實際項目的安全度。
雙擊打開靜態(tài)結(jié)構(gòu)后，會發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中尚未賦予材料屬性和厚度信息，因此需要手動設(shè)置。如果沒有對相應(yīng)數(shù)值賦值，軟件在對應(yīng)位置會呈現(xiàn)亮黃色顯示，提醒數(shù)據(jù)確缺失。指定蒙皮內(nèi)板厚度，蒙皮厚度為3.6毫米，筋板厚度為2毫米。
完成厚度設(shè)置后，通過選擇結(jié)構(gòu)為其賦予相應(yīng)的材料屬性。不同結(jié)構(gòu)分別賦予不同的材料屬性。默認(rèn)情況下，材料類型為結(jié)構(gòu)鋼，如果是導(dǎo)入其他的幾何結(jié)構(gòu)沒有默認(rèn)設(shè)置，需要自行設(shè)置材料屬性，所以材料設(shè)置位置有時候有材料，有時候沒有材料。
材料屬性修改完成后，需更新材料信息，通過右鍵點擊“刷新材料”選項，檢查材料屬性是否正確。
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