材料疲勞失效
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2022-06-30
材料疲勞失效的視頻教程
基于abaqus的復(fù)合材料疲勞漸進(jìn)損傷數(shù)值分析方法
本課程主要講解了在abaqus中通過(guò)漸進(jìn)損傷方法對(duì)復(fù)合材料疲勞性能進(jìn)行數(shù)值模擬的相關(guān)內(nèi)容。首先簡(jiǎn)單介紹了復(fù)合材料疲勞損傷機(jī)理以及目前常用的復(fù)合材料疲勞壽命評(píng)估方法。接著講解了目前已有的復(fù)合材料疲勞仿真的流程，結(jié)合剩余剛度模型和剩余強(qiáng)度模型以及復(fù)合材料疲勞失效準(zhǔn)則，建立了復(fù)合材料疲勞壽命預(yù)測(cè)的數(shù)值模型，開(kāi)發(fā)了復(fù)合材料層內(nèi)疲勞壽命預(yù)測(cè)的umat子程序。
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ABAQUS材料斷裂與失效系列 之 材料失效與侵蝕
本專(zhuān)題分兩個(gè)部分進(jìn)行講解： 第一部分為相關(guān)理論和技巧的介紹，以及應(yīng)用的一些場(chǎng)景介紹； 第二部分為案例演示，包括殼體模型的失效、實(shí)體模型的侵切和采用umeshmotion模擬材料融化的過(guò)程。 案例1：為0.5噸重物以20m/s速度沖擊雙管殼柱模型的仿真模型，其中左邊模型中的材料未考慮損傷演化；右側(cè)為考慮損傷演化的情況，出現(xiàn)了材料的失效和剝離。
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基于ABAQUS 的橡膠超彈性仿真專(zhuān)題培訓(xùn)
10.橡膠構(gòu)件建模注意事項(xiàng) 11.網(wǎng)格劃分基本操作與實(shí)操演練 12.橡膠材料大變形仿真特點(diǎn) 13.網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)及質(zhì)量控制 14.大變形下的單軸拉伸仿真實(shí)操案例 15.橡膠材料疲勞失效機(jī)制介紹（裂紋萌生與擴(kuò)展階段） 16.疲勞壽命預(yù)測(cè)模型（能量法、應(yīng)變法等） 17.fe-safe分析流程總覽 18.ABAQUS疲勞分析模型準(zhǔn)備 19.fe-safe導(dǎo)入與載荷設(shè)置 20.疲勞壽命預(yù)測(cè)仿真案例演練
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材料疲勞失效的實(shí)例教程
本文首先簡(jiǎn)要介紹疲勞破壞，然后對(duì)汽車(chē)材料疲勞破壞進(jìn)行分析討論，給出幾種有效估算疲勞壽命的分析方法。
疲勞破壞涉及面之廣幾乎涵括汽車(chē)、鐵路、航空航天、能源、軍事國(guó)防、海洋油氣工程及一般機(jī)器制造等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，這說(shuō)明了其問(wèn)題嚴(yán)重性。對(duì)疲勞研究尤其是金屬材料是和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有密切聯(lián)系的學(xué)科。汽車(chē)作為人類(lèi)出行密不可分的工具，對(duì)其疲勞分析研究尤為重要。
1.疲勞的基本理論
1.1.疲勞定義和特點(diǎn)
許多機(jī)械零件和工程構(gòu)件，是承受交變載荷工作的。當(dāng)材料或結(jié)構(gòu)在在交變載荷的作用下，雖然應(yīng)力水平低于材料的屈服極限，甚至比彈性極限還低的情況下就可能發(fā)生破壞，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力反復(fù)循環(huán)作用以后，也會(huì)發(fā)生突然脆性斷裂，這種現(xiàn)象叫做疲勞破壞。其具有受交變力、作用時(shí)間長(zhǎng)、斷裂瞬時(shí)發(fā)生且疲勞斷裂區(qū)都是脆性等特點(diǎn)。
1.2.疲勞破壞過(guò)程和類(lèi)別
疲勞破壞的過(guò)程為：在循環(huán)交變載荷作用下，在零部件局部最高應(yīng)力處的晶粒上形成微裂紋，然后發(fā)展成宏觀裂紋，裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，最終導(dǎo)致疲勞斷裂經(jīng)歷了疲勞成核-微觀裂紋生長(zhǎng)-最后斷裂三個(gè)階段。
金屬材料的疲勞現(xiàn)象，按條件不同可分為：高周疲勞、低周疲勞、熱疲勞、腐蝕疲勞和接觸疲勞等。
2.汽車(chē)材料疲勞
2.1.汽車(chē)材料疲勞破壞
汽車(chē)長(zhǎng)期運(yùn)行中所承受的外部載荷是循環(huán)動(dòng)態(tài)交變載荷，在這種載荷作用下，汽車(chē)的許多零構(gòu)件上都產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力，引起疲勞損傷，其疲勞破壞形式多為疲勞斷裂。
疲勞斷裂是汽車(chē)零部件最主要的失效形式，具有斷裂前沒(méi)有可見(jiàn)裂紋、功能改變等預(yù)兆等特點(diǎn)，導(dǎo)致了人們生命財(cái)產(chǎn)巨大損失。但是其可以預(yù)防，如果在汽車(chē)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)人員具備相關(guān)疲勞失效知識(shí)，可以減少1/3以上的損失。
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開(kāi)胃菜：斷裂力學(xué)的基本概念【完成】
專(zhuān)題一：圍道積分運(yùn)算【完成】
專(zhuān)題二：材料的損傷和侵蝕【完成】
專(zhuān)題三：基于Cohesive方法的斷裂仿真【正錄】
專(zhuān)題四：VCCT詳解與應(yīng)用【籌備】
專(zhuān)題五：XFEM詳解與應(yīng)用【籌備】
專(zhuān)題六：低周疲勞仿真【籌備】
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【課程案例動(dòng)畫(huà)】
專(zhuān)題二：材料的損傷和侵蝕
金屬材料的疲勞、應(yīng)力腐蝕、高溫氧化等力學(xué)、物理和化學(xué)性能，很大程度上取決于材料的表面完整性。所謂表面完整性是指表面粗糙度、表層殘余應(yīng)力、表層顯微組織、表層致密度和表面形貌等狀態(tài)的完好程度。大量的航空零件失效分析表明，屬于疲勞失效的零件約占80%，而材料的表面完整性是影響材料疲勞性能的重要因素之一。
噴丸強(qiáng)化技術(shù)是一種材料表面機(jī)械冷加工方法，借助高速運(yùn)動(dòng)彈丸流或高能沖擊波撞擊材料的表面，使材料表層發(fā)生彈塑性變形，呈現(xiàn)較好的表面完整性，從而提高材料的抗疲勞強(qiáng)度、微動(dòng)疲勞抗力及損傷容限性能的一種表面強(qiáng)化方法。
在航空工業(yè)中，航空零件的表面完整性直接影響其使用性能和服役能力，特別是零件的疲勞使用性能。噴丸強(qiáng)化技術(shù)通過(guò)改變材料表面完整性顯著提高各類(lèi)航空零部件的疲勞性能，且具有成本低、適應(yīng)性強(qiáng)和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在航空領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
表層殘余應(yīng)力
噴丸強(qiáng)化在材料表層引入殘余應(yīng)力場(chǎng)，其中靠近受?chē)?em>材料表面一側(cè)呈現(xiàn)為殘余壓應(yīng)力，板材單面噴丸強(qiáng)化后的表層殘余應(yīng)力分布特征曲線如圖1 所示。普遍認(rèn)為殘余壓應(yīng)力是提高工程材料抗疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕性能的重要強(qiáng)化機(jī)制，而且殘余壓應(yīng)力值大小、壓應(yīng)力層深度對(duì)工件疲勞強(qiáng)度或壽命影響顯著。因此，如何實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力分布特征的調(diào)控是該領(lǐng)域重要研究?jī)?nèi)容之一。
殘余應(yīng)力分布特征曲線包括5個(gè)主要特征參數(shù)：表面殘余應(yīng)力值、殘余壓應(yīng)力深度、最大殘余壓應(yīng)力及其位置、最大殘余拉應(yīng)力。彈丸撞擊材料表面時(shí)，通常與材料表面產(chǎn)生近似的赫茲接觸，形成的最大彈性應(yīng)力出現(xiàn)在材料次表面，所以通常噴丸強(qiáng)化最大殘余壓應(yīng)力位于次表面。在某些情況下，殘余應(yīng)力分布特征發(fā)生變化，例如噴丸強(qiáng)化采用低密度的玻璃彈丸介質(zhì)時(shí)，由于入射動(dòng)能小，其噴丸強(qiáng)化鈦合金和鋁合金的最大殘余壓應(yīng)力值出現(xiàn)在表面。
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The process of progressive localized permanent structural change occurring in a material subjected to conditions which produce fluctuating stresses and strains at some point or points and which may culminate in crack or complete fracture after a sufficient number of fluctuations.[3]
●《材料力學(xué)》[4]
在交變應(yīng)力作用下，雖應(yīng)力低于屈服極限，但長(zhǎng)期反復(fù)作用之后，構(gòu)件也會(huì)突然斷裂，即使是塑性較好的材料，斷裂前也無(wú)明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞失效。
●《GB/T 4337-2015》 [5]
金屬材料在交變應(yīng)力或應(yīng)變作用下產(chǎn)生裂紋或失效，材料性能的變化過(guò)程。
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問(wèn)題：
在做結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元仿真的過(guò)程中，我們經(jīng)常被問(wèn)：結(jié)構(gòu)在某個(gè)載荷下能不能用，材料會(huì)不會(huì)失效。回答這個(gè)問(wèn)題的邏輯也簡(jiǎn)單：給出材料的許用應(yīng)力，將仿真結(jié)果的應(yīng)力值和許用應(yīng)力進(jìn)行比較，仿真應(yīng)力大于許用應(yīng)力就判斷不合格。
但是做了仿真就知道，計(jì)算結(jié)果的應(yīng)力提取類(lèi)型有很多，而可查到的材料測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)值又少的可憐。尤其是最近遇到一種纖維增強(qiáng)塑料的強(qiáng)度仿真問(wèn)題，要判斷塑料件在給定載荷下是否失效
ansys ncode隨機(jī)疲勞分析材料映射問(wèn)題3個(gè)月前
問(wèn)題在最后一張圖，如圖一進(jìn)入ncode打開(kāi)Edit Material Map，默認(rèn)進(jìn)入的材料類(lèi)型是SN R-ratio multi-curve，Material Group共有482個(gè)圖3（1-482），但到307后有個(gè)Default Material（圖2）…
海上及陸上低風(fēng)速風(fēng)電的發(fā)展促使風(fēng)電葉片的長(zhǎng)度和根部直徑急速增大，隨之而來(lái)的是超大型葉片根部灌注銀紋問(wèn)題的產(chǎn)生。
研究表明葉片根部灌注的銀紋問(wèn)題主要發(fā)生在樹(shù)脂灌注固化過(guò)程。本文通過(guò)研究調(diào)整葉片根部樹(shù)脂灌注固化產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減緩葉片后固化過(guò)程的內(nèi)應(yīng)力釋放，有效地解決了大型風(fēng)電葉片根部的灌注銀紋問(wèn)題。
1. 現(xiàn)狀及因素分析
1.1
葉片銀紋問(wèn)題
銀紋，一般指在玻璃態(tài)聚合物或某些半結(jié)晶性聚合物及環(huán)氧樹(shù)脂中
工程化的復(fù)合材料疲勞仿真方法6個(gè)月前
材料也會(huì)累？
什么是材料的疲勞？
所謂材料的疲勞，指的是在長(zhǎng)期服役情況下，材料持續(xù)經(jīng)受循環(huán)載荷，以致性能下降甚至失效破壞的情況。
工業(yè)界經(jīng)常講疲勞壽命，就是說(shuō)結(jié)構(gòu)疲勞工況的使用壽命。我們?cè)谠O(shè)計(jì)汽車(chē)、飛機(jī)、艦船時(shí)，疲勞壽命的設(shè)計(jì)非常重要的一環(huán)，也是安全設(shè)計(jì)的必要內(nèi)容。通常來(lái)說(shuō)，這種重大裝備的設(shè)計(jì)壽命也就20年左右。愛(ài)惜點(diǎn)使用，少經(jīng)歷一些大風(fēng)大浪，可以茍到30年，和原始人類(lèi)的壽命差不多。自然造物也不過(guò)如此了
不用UMAT也能分析復(fù)合材料失效情況？6個(gè)月前
<h3 class="ql-align-center"><strong style="color: rgb(77, 77, 77);">靜力失效的兩種分析思路</strong></h3><p>《談材料力學(xué)行為研究的標(biāo)配—ABAQUS UMAT》一文中，我們介紹了UMAT的一些基本信息，從現(xiàn)在做深入研究和做論文的角度來(lái)說(shuō)，研究材料失效似乎已經(jīng)離不開(kāi)子程序。然而在工程中，我們常常面臨的場(chǎng)景是強(qiáng)度校核，而非一定要把材料失效的點(diǎn)算準(zhǔn)
當(dāng)下，消費(fèi)者對(duì)電子產(chǎn)品的追求已超越單純的功能性，轉(zhuǎn)向更極致的審美體驗(yàn)與更可靠的使用品質(zhì)。超薄筆記本、平板電腦、智能手機(jī)等設(shè)備不僅需要輕薄便攜，更要堅(jiān)固耐用。
圖1 消費(fèi)電子產(chǎn)品
聚碳酸酯（PC）及其復(fù)合材料因其優(yōu)異的綜合性能，已成為高端電子產(chǎn)品外殼的首選材料。然而，該復(fù)合材料在服役時(shí)極易受到較強(qiáng)的沖擊載荷，因此，掌握纖維增強(qiáng) PC 復(fù)合材料在寬應(yīng)變率范圍內(nèi)的力學(xué)行為特征和失效機(jī)理顯得尤為重要
筆名：復(fù)材失效仿真
關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，航空航天，漸近損傷模型，有限元仿真，沖擊
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷研究
復(fù)合材料因其輕質(zhì)高強(qiáng)廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。當(dāng)復(fù)合材料具備復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如連接結(jié)構(gòu)）或承受復(fù)雜工況（如沖擊載荷）時(shí)，層內(nèi)損傷的模式包括多種損傷模式纖維/基體脫粘、基體開(kāi)裂和纖維斷裂，從而引起復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)失效。為了模擬這些現(xiàn)象，漸進(jìn)損傷模型（PDM）在過(guò)去二十年中常被使用并已被證明是一種有效的方法
精彩直播預(yù)告
連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）憑借高比強(qiáng)、高比模、良好的工藝性與耐久性，成為輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心材料體系，在航空航天、船舶、風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，受制于通用 CAE 軟件的能力局限，CFRP 結(jié)構(gòu)至今缺乏成熟的疲勞分析方法，使得其疲勞耐久性評(píng)估過(guò)度依賴(lài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，難以實(shí)現(xiàn)高效仿真評(píng)估。雖然CFRP材料體系由于疲勞限較高，在部分場(chǎng)景下可通過(guò) “靜強(qiáng)度覆蓋疲勞”
在Ncode中創(chuàng)建屬于我們自己學(xué)習(xí)或工作需要用到的疲勞 S-N 曲線庫(kù)可以幫助我們節(jié)省很多時(shí)間，用到哪個(gè)材料S-N曲線就調(diào)用哪個(gè)，操作上會(huì)更方便。本次就以IIW標(biāo)準(zhǔn)中的鋁合金材料S-N曲線作為案例的設(shè)置背景 。
流程操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，比較難理解的地方是數(shù)據(jù)的填寫(xiě)。
主要流程大致分為三步走：
01
[圖片]
