低周
關(guān)注創(chuàng)建者：zxq_0738 創(chuàng)建時(shí)間：2021-02-13
低周的視頻教程
ABAQUS模擬鋼筋混凝土框架柱低周往復(fù)實(shí)驗(yàn)
ABAQUS模擬鋼筋混凝土框架柱低周往復(fù)實(shí)驗(yàn) 課程列表 混凝土及鋼筋籠部件建立與裝配 混凝土塑性損傷計(jì)算（1） 混凝土塑性損傷計(jì)算（2） 鋼筋本構(gòu)計(jì)算 材料指派及網(wǎng)格劃分 相互作用設(shè)置及荷載施加 作業(yè)創(chuàng)建與結(jié)果提取 本課程通過(guò)鋼筋混凝土柱低周往復(fù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M案例，手把手教授ABAQUS中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建模方法，其中混凝土損傷塑性模型數(shù)據(jù)計(jì)算方法
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ABAQUS低周疲勞分析
低周疲勞分析采用直接循環(huán)法直接得到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定循環(huán)響應(yīng) ，直接循環(huán)法將傅立葉級(jí)數(shù)近似與非線(xiàn)性材料行為的時(shí)間積分相結(jié)合，利用修正牛頓法迭代求得穩(wěn)定的循環(huán)解 ，節(jié)省計(jì)算成本。可以通過(guò)控制傅里葉項(xiàng)的數(shù)量、迭代的數(shù)量和循環(huán)時(shí)間段內(nèi)的增量提高精度。案例基于VCCT方法和Paris準(zhǔn)則模擬了層壓復(fù)合材料界面上的漸進(jìn)分層生長(zhǎng)，適用于復(fù)合材料分層擴(kuò)展模擬及求解彈塑性結(jié)構(gòu)的塑性安定狀態(tài)。
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ABAQUS帶初始裂紋的節(jié)點(diǎn)低周疲勞裂紋擴(kuò)展
若有討論，請(qǐng)私信；若有錯(cuò)誤，請(qǐng)指教，并見(jiàn)諒，謝謝； 主要講解了ABAQUS中xfem帶預(yù)制裂紋的梁柱節(jié)點(diǎn)在低周（1000次）往復(fù)位移（1mm）載荷下產(chǎn)生的疲勞裂紋擴(kuò)展； 講解了部分參數(shù)意義以及paris理論在abaqus中部分參數(shù)的獲取（c3,c4）的兩種計(jì)算方法 講解了部分參數(shù)的意義及影響 本視頻主要講解建模及模型調(diào)試建議，若有錯(cuò)誤，請(qǐng)大家多多指教，謝謝
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低周的實(shí)例教程
表1 試驗(yàn)條件
結(jié)果與討論
疲勞根據(jù)施加應(yīng)力的大小和斷裂時(shí)已循環(huán)周次的高低，結(jié)構(gòu)件的疲勞分為高周疲勞和低周疲勞。一般而言，斷裂時(shí)已循環(huán)周次小于5*104周次的疲勞稱(chēng)為低周疲勞，低周疲勞的疲勞壽命較短，斷裂應(yīng)力水平較高；而斷裂時(shí)已循環(huán)周次高于5*104周次的疲勞稱(chēng)為高周疲勞，高周疲勞的疲勞壽命較長(zhǎng)，斷裂應(yīng)力水平較低。
本研究中，低周疲勞的應(yīng)力我們選擇的是69MPa，高周疲勞的應(yīng)力我們選擇的是46MPa。
加載頻率對(duì)低周疲勞壽命的影響
加載頻率與低周疲勞壽命的結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 試驗(yàn)條件
由表2可知，低周疲勞下試樣溫升隨頻率的增加而增加，而材料循環(huán)次數(shù)隨試樣溫升的增加而降低，循環(huán)次數(shù)隨頻率的增加而降低。這是由于塑料為粘彈性材料，具有較大面積的應(yīng)力滯后性，所以在循環(huán)過(guò)程中部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，使導(dǎo)熱性差的試樣本身溫度急劇上升，甚至高于熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而產(chǎn)生熱疲勞，而熱疲勞常是聚合物疲勞失效的主要原因。
展開(kāi) 最近有同學(xué)提出這樣的問(wèn)題：低周往復(fù)加載與pushover之間有什么區(qū)別？分別可以求出哪些參數(shù)？這些參數(shù)又對(duì)應(yīng)什么結(jié)構(gòu)特性？筆者在查閱了一些資料之后，整理一下相關(guān)內(nèi)容，希望能夠?qū)Υ蠹矣兴鶐椭?低周往復(fù)加載
靜力試驗(yàn)又稱(chēng)低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，是指對(duì)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加多次往復(fù)循環(huán)作用的靜力試驗(yàn)，是使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在正反兩個(gè)方向重復(fù)加載和卸載的過(guò)程，用以模擬地震時(shí)結(jié)構(gòu)在往復(fù)振動(dòng)中的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)。這種方法是用靜力方法求得結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)的效果，因此稱(chēng)為擬靜力試驗(yàn)，或偽靜力試驗(yàn)。
在低周往復(fù)加載過(guò)程中，加載制度也對(duì)結(jié)果起著重要的作用。常用的加載制度為“力控制加載”、‘位移控制加載’、“力-位移混合控制加載”。具體采用哪種加載方式，根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康淖孕羞x擇。
注：該方法選取可參考規(guī)范“建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程”
低周往復(fù)加載往往可以獲得結(jié)構(gòu)的水平力-位移滯回曲線(xiàn)，那么從滯回曲線(xiàn)中我們可以獲取哪些重要的參數(shù)特征呢？
骨架曲線(xiàn)
從滯回曲線(xiàn)中可得到正負(fù)向骨架曲線(xiàn)，從骨架曲線(xiàn)中可獲取屈服點(diǎn)，峰值點(diǎn)，極限點(diǎn)，屈服位移，峰值位移，極限位移。
基于骨架曲線(xiàn)的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即可計(jì)算多個(gè)抗震性能指標(biāo)，包括：試件屈
服剛度、屈服后剛度、屈服后剛度系數(shù)、承載力下降斜率、位移延性系數(shù)以及承載力損傷指數(shù)等
（詳細(xì)介紹參考論文：混合配筋預(yù)制節(jié)段拼裝橋墩抗震性能與設(shè)計(jì)方法）
累積耗能
每個(gè)滯回環(huán)所包圍的面積就是在該級(jí)位移下往復(fù)一周所消耗的能量，稱(chēng)為單圈耗能。所有滯回環(huán)所圍面積累加起來(lái)就是該構(gòu)件的累積耗能。累積耗能可以直觀的反映構(gòu)件的能量耗散能力。
展開(kāi) 低周和高周疲勞的區(qū)分
根據(jù)產(chǎn)生裂紋所需的載荷循環(huán)次數(shù)，人們習(xí)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(wàn)次循環(huán)作為區(qū)分的依據(jù)。
在高周疲勞情況下，應(yīng)力足夠低，因此應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系可以被認(rèn)為是
線(xiàn)
彈性的。
而低周疲勞則包含非線(xiàn)性行為，材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)滯回特性。
在分析高周疲勞時(shí)，應(yīng)力范圍通常用于描述
受力
狀態(tài)
，而
在分析低周疲勞時(shí)，
則會(huì)選擇
應(yīng)變范圍或耗散能量。
3. 高周疲勞的數(shù)學(xué)模型
材料疲勞領(lǐng)域的研究最早開(kāi)始于
19 世紀(jì)，這一領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了許多疲勞預(yù)測(cè)方法。其中一個(gè)經(jīng)典模型就是 S-N 曲線(xiàn)。這一曲線(xiàn)將材料失效前所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)（即壽命）N 與單軸加載的應(yīng)力幅值關(guān)聯(lián)起來(lái)。
曲線(xiàn)在水平軸上代表失效循環(huán)數(shù)，在垂直軸上代表載荷幅值。如果兩個(gè)軸都使用
log10
尺度，對(duì)于許多部件，載荷壽命關(guān)系將在很大的耐久性范圍內(nèi)近似于一條直線(xiàn)。
總的趨勢(shì)是，降低應(yīng)力幅值，可以獲得更長(zhǎng)的材料使用壽命。通常這種相關(guān)性非常強(qiáng)，可以達(dá)到應(yīng)力幅值降低10% 就能夠?qū)⑹褂脡勖娱L(zhǎng)50% 。
圖3
載荷與失效循環(huán)數(shù)的關(guān)系
某些材料在疲勞試驗(yàn)中表現(xiàn)出了應(yīng)力閾值，稱(chēng)為疲勞極限，當(dāng)應(yīng)力低于該閾值時(shí)，
將
不會(huì)出現(xiàn)疲勞損傷，組件的運(yùn)行壽命可以無(wú)限長(zhǎng)。
對(duì)于鋼，在大約10
7
次循環(huán)時(shí)可能有一個(gè)持久極限，這意味著幅值小于疲勞極限載荷的循環(huán)不會(huì)導(dǎo)致疲勞破壞，無(wú)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(yīng)力作用下，也會(huì)因疲勞而失效，比如鋁合金。
展開(kāi) 疲勞分為高周疲勞和低周疲勞，一般將失效循環(huán)數(shù)小于次循環(huán)的疲勞稱(chēng)為低周疲勞，將失效循環(huán)數(shù)大于此次數(shù)的疲勞稱(chēng)為高州疲勞。低周疲勞一般采用基于應(yīng)變的疲勞算法。
2、基于應(yīng)變疲勞分析算法
穩(wěn)定循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變遲滯曲線(xiàn)如下圖，一般用Ramberg-Osgood方程表示，
（1）
其中，為彈性模量，為循環(huán)硬化系數(shù)，為循環(huán)應(yīng)變硬化指數(shù)
圖1 穩(wěn)定的應(yīng)力-應(yīng)遲滯回曲線(xiàn)
應(yīng)變-壽命曲線(xiàn)是在介于兩個(gè)極限應(yīng)變之間的完全反向（R=-1）循環(huán)載荷條件下的疲勞試驗(yàn)得到的，同時(shí)還需進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量，試驗(yàn)設(shè)備如圖2。彈性應(yīng)變、塑性應(yīng)變和總應(yīng)變與疲勞壽命的關(guān)系如圖3，數(shù)學(xué)表達(dá)式如式（2），
（2）
其中為疲勞強(qiáng)度系數(shù)，為疲勞強(qiáng)度指數(shù)，為疲勞延展性系數(shù)，為疲勞延展指數(shù)
圖2 疲勞測(cè)試設(shè)備
圖3 彈性應(yīng)變、塑性應(yīng)變和總應(yīng)變與壽命的關(guān)系曲線(xiàn)
Brown-Miller 方程廣泛運(yùn)用于延展性金屬多軸疲勞計(jì)算中，損傷最大位置發(fā)生在最大剪應(yīng)力所在的平面，同時(shí)能考慮剪應(yīng)力和正應(yīng)力的影響，如圖4所示。
（3）
其中，為最大剪應(yīng)變，為正應(yīng)力，為平均應(yīng)力
圖4 Brown-Miller 算法示意
3 、有限元仿真
3.1 材料模型
硬化模型對(duì)疲勞仿真精度至關(guān)重要。ABAQUS中有三種硬化模型，等向強(qiáng)化模(Isotropic hardening model)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化模（linear Kinematic model）,混合硬化模型（combined）。等向強(qiáng)化模型適合模擬單調(diào)受載情況，不能用來(lái)模擬循環(huán)載荷。
展開(kāi) 在低周疲勞加載下，等原子面心立方 (FCC) CoCrFeMnNi 高熵合金的塑性變形由位錯(cuò)結(jié)構(gòu)（如位錯(cuò)墻，位錯(cuò)胞）的形成而累積，進(jìn)而導(dǎo)致裂紋萌生。雖然已有文章報(bào)道過(guò)這些位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，但關(guān)于它們的形成機(jī)制還存在爭(zhēng)議。此外，應(yīng)變幅度、循環(huán)加載次數(shù)和晶粒取向?qū)ξ诲e(cuò)結(jié)構(gòu)的影響還未見(jiàn)報(bào)道。
德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院的研究人員通過(guò)開(kāi)展室溫下低周疲勞試驗(yàn)，結(jié)合透射電鏡顯微結(jié)構(gòu)研究，闡述了兩種不同晶粒尺寸的CoCrFeMnNi合金的循環(huán)變形行為和相應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)變化，并系統(tǒng)探討了不同位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。相關(guān)論文以題為 ‘Deformation mechanisms of CoCrFeMnNi high-entropy alloy under low-cycle-fatigue loading’ 發(fā)表在《Acta Materialia》。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117089
本文通過(guò)透射電鏡研究表明，在低應(yīng)變幅（0.3%）下，位錯(cuò)結(jié)構(gòu)主要由平面滑移帶（planar slip bands）組成，而在較高應(yīng)變幅（0.5%和0.7%）下，位錯(cuò)主要形成墻、迷宮和胞結(jié)構(gòu)（wall， labyrinth and cell）等。這一結(jié)果也揭示了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)由低應(yīng)變幅下的平面滑移向高應(yīng)變幅下的交滑移的轉(zhuǎn)變。
展開(kāi) 
低周的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
低周的最新內(nèi)容
前兩種方法適用于高周疲勞和低周疲勞的應(yīng)變壽命分析。nCode EN Constant使用結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)刻比例系數(shù)乘以結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析結(jié)果生成應(yīng)變載荷循環(huán)。nCode EN TimeSeries使用結(jié)構(gòu)應(yīng)力結(jié)果以及時(shí)間歷程載荷，通過(guò)線(xiàn)性疊加創(chuàng)建應(yīng)變歷程。
根據(jù)Simufact Forming模具疲勞分析結(jié)果，產(chǎn)品A鍛打次數(shù)計(jì)算為 667次，在指定位置出現(xiàn)了低周失效。
產(chǎn)品B仿真結(jié)果
在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，模具通常在1800次鍛打后會(huì)在指定位置出現(xiàn)模具開(kāi)裂失效。根據(jù)Simufact Forming模具疲勞分析結(jié)果，產(chǎn)品B鍛打次數(shù)計(jì)算為2021次，在指定位置出現(xiàn)了低周失效。
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(lái)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(guò)10?次，則歸類(lèi)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(guò)
曲線(xiàn)來(lái)表征材料的性能特征[75]。
該課程強(qiáng)調(diào)直接循環(huán)疲勞和低周疲勞方法，為分析材料在循環(huán)載荷下的劣化提供了一個(gè)全面的框架。</div><div contenteditable="false" width="100%">您將學(xué)習(xí)：1.斷裂力學(xué)基礎(chǔ)和疲勞裂紋擴(kuò)展：</div><div contenteditable="false" width="100%">2。
如儀表，自控，電動(dòng)機(jī)磁力開(kāi)關(guān)，各種交流接觸器等，有的還設(shè)高壓室與低壓室開(kāi)關(guān)柜，設(shè)有高壓母線(xiàn)，如發(fā)電廠(chǎng)等，有的還設(shè)有為保主要設(shè)備的低周減載。如圖1所示就是開(kāi)關(guān)柜實(shí)物圖。
圖1. 開(kāi)關(guān)柜
開(kāi)關(guān)柜的主要作用是在電力系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電、輸電、配電和電能轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，進(jìn)行開(kāi)合、控制和保護(hù)用電設(shè)備。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的部件主要有斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、操作機(jī)構(gòu)、互感器以及各種保護(hù)裝置等組成。
具體測(cè)試項(xiàng)目包括：S-N曲線(xiàn)、低周疲勞(LCF)強(qiáng)度、有限壽命疲勞強(qiáng)度、高周疲勞(HCF)強(qiáng)度和疲勞壽命預(yù)測(cè)等。通過(guò)精確測(cè)量與數(shù)據(jù)分析，我們?yōu)槟峁┰敿?xì)的檢測(cè)報(bào)告與改善建議，確保您的復(fù)合材料在各種應(yīng)用環(huán)境下均表現(xiàn)出色。
https://www.yqgqt.org.cn/video/c16591
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Abaqus插件程序GUI的二次開(kāi)發(fā) 初、中級(jí)篇
https://www.yqgqt.org.cn/video/c16599
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ABAQUS模擬鋼筋混凝土框架柱低周往復(fù)實(shí)驗(yàn)
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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(wèn)題，工程界尚未提出普遍接受的評(píng)估手段。
如圖7(e）所示，高溫?zé)岣g后低周疲勞載荷會(huì)引起合金表面保護(hù)性氧化層的破壞，促使再結(jié)晶發(fā)生，形成許多小晶粒。在低周疲勞載荷作用下，裂紋往往在這些再結(jié)晶晶界處萌生。綜上所述，熱腐蝕后渦輪葉片高溫合金的低周疲勞壽命下降與腐蝕坑、缺陷、氧化/硫化物的形成以及熱腐蝕侵蝕引起的再結(jié)晶等因素密切相關(guān)。
（見(jiàn)采用直接循環(huán)法進(jìn)行的低周疲勞分析）、地應(yīng)力場(chǎng)程序（見(jiàn)地應(yīng)力狀態(tài)）或耦合孔隙流體擴(kuò)散/應(yīng)力分析（見(jiàn)耦合孔隙流體擴(kuò)散和應(yīng)力分析）；
?也可用于對(duì)任意靜止表面裂紋進(jìn)行輪廓積分評(píng)估，而無(wú)需定義裂紋尖端周?chē)囊恢戮W(wǎng)格；
?允許基于小滑動(dòng)公式或一般接觸框架內(nèi)有限滑動(dòng)公式的開(kāi)裂元件表面的接觸交互作用；
?允許對(duì)開(kāi)裂構(gòu)件表面施加分布?jí)毫奢d
