低溫高周疲勞
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-24
低溫高周疲勞的實例教程
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 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
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 2 流程梳理
圖 2 S-N疲勞壽命求解流程
這是S-N求解引擎的基本流程（前文的五框圖是疲勞分析的基本流程）。首先，軟件根據我們提供的荷載形式（Load Provider）以及有限元計算的應力結果能得到整個應力的變化形式，也叫應力歷程（Stress History），然后從中選取一種類型的應力進行疲勞分析（Combined stress history），即得到某種應力（比如絕對最大主應力）的歷程曲線，之后進行雨流循環計數（Rainflow count）來得到應力歷程的循環周次與幅值等信息，最后對照S-N曲線對每個循環進行損傷計算并按照一定的規則進行疊加，得到總的損傷量（Damage），最后得到疲勞壽命。
3 尋找原因
在這個循環中，我們會發現前面四步是直接和提供的模型以及荷載形式有關，也就是說，如果這幾個都一樣，結果不會有變化，那么應力修正只會發生在最后一步：計算Damage（下一篇文章需要說明的內容），而計算損傷最重要的一步就是根據應力情況對照相應的S-N曲線尋找疲勞壽命。因此，知道軟件到底是如何根據S-N曲線得到對應的疲勞壽命至關重要。
要弄清楚這一點，首先我們必須明白材料S-N曲線是在一種對應的加載形式下測試出的，這種加載形式只有與你用于分析的載荷形式對應才行，就像你不能用0~2的循環荷載對應-1~1的測試得出的材料S-N曲線去找疲勞壽命。可是我們遇到的問題是：通過實驗去測定不同應力比下的S-N曲線是十分困難的，因此有些學者提出了經驗模型，根據應力比為-1載荷下得到的S-N曲線去修正得到應力比為其它數值的S-N曲線，這些經驗模型就是前面所說的平均應力修正模型。
展開 
低溫高周疲勞的相關專題、標簽、搜索
低溫高周疲勞的最新內容
1. 什么是材料疲勞
材料疲勞是一種結構在循環載荷作用下出現失效的現象。疲勞裂紋是由反復施加的載荷引起的，若施加的載荷太小，則不會導致失效。疲勞裂紋通常從部件表面開始，這是裂紋萌生。然后，裂紋可能沿垂直于正應力的方向擴展。這是裂紋擴展。最后部件可能會斷裂。
下圖展示了疲勞斷裂的三個階段：
圖1
1 提出疑問
現在將前文中-0.1~0.1的對稱循環荷載變成0~0.2的非對稱循環荷載，并且在做這個分析的時候，有個好人對你說：嘿，哥們兒，你需要開啟Goodman平均應力修正，否則會得到一個與實際偏差很大的結果。雖然還不知什么是平均應力修正，更不知道Goodman是啥，但是一定會做一件事兒：將一個模型在開啟它和不開啟它的結果進行對比。這就像在做有限元分析時，有人告訴你這個分析最好開啟大變形開關一樣
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
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
