疲勞壽命預測模型的案例
強度丨南航：航空發動機和燃氣輪機熱端部件的熱腐蝕-疲勞性能與壽命預測方法研究進展
唯象模型主要是基于對熱腐蝕損傷特征的表征，對應力或應變-壽命方程進行一定程度的修正；損傷力學模型主要是通過對熱腐蝕損傷的表征，建立耦合熱腐蝕損傷和機械載荷損傷的損傷變量，建立損傷變量演化和疲勞壽命之間的關系；斷裂力學模型是將熱腐蝕損傷視為初始裂紋，采用斷裂力學理論對剩余壽命進行預測和評定。
然而，熱腐蝕-疲勞壽命預測的唯象模型、損傷力學模型和斷裂力學模型各有優缺點。唯象模型簡單且能較準確預測熱腐蝕-疲勞壽命，但其不能體現熱腐蝕-疲勞機理且其預測精度依賴于大量的實驗數據；損傷力學模型同樣可以獲得較為精準的預測結果，但其往往局限于一些簡單的結構；斷裂力學模型可用于復雜結構，但其未考慮裂紋萌生階段的疲勞壽命，因此預測結果往往偏于保守。近期，趙高樂等[75]在綜述中對熱腐蝕-疲勞壽命模型做了系統的總結和歸納，因此，下文著重針對近10年關于渦輪葉片和渦輪盤合金熱腐蝕-疲勞壽命預測方法進行總結。鑒于目前文獻中關于渦輪盤、渦輪葉片高溫合金熱腐蝕-疲勞壽命預測和分析均未考慮高溫合金的微結構特征，并且用于描述高溫合金變形的本構方程皆為宏觀唯象本構。因此，本節對熱腐蝕-疲勞壽命預測方法的總結和介紹不再區分渦輪盤合金和渦輪葉片合金。
展開 [論文]中國科協青年科學家論壇：虛擬疲勞壽命與工程設計
虛擬疲勞壽命與工程設計
林曉斌
英國nCode 國際有限公司, 230 Woodbourn Road, Sheffield S9 3LQ, UK
提要 簡單介紹了在工業界應當引起重視的疲勞失效現象回顧了幾種常用疲勞壽命理論預測模型和工
業界所采用的幾種解決機械產品壽命的策略著重介紹了一體化疲勞解決方案和虛擬疲勞壽命分析在
產品開發中的作用最后總結了中國機械產品開發的一些特點并指出了進行虛擬疲勞壽命分析的重要性
和緊迫性
關鍵詞 虛擬工程疲勞壽命預測計算機輔助工程產品開發
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展開 構建高精度橡膠仿真模型：面向耐久性預測的材料測試體系
在橡膠制品（如密封件、輪胎、減震器）的開發中，高精度仿真已成為優化設計、預測耐久性的核心環節。仿真結果的可靠性，根本上取決于輸入材料模型的準確性。
當前行業普遍的痛點在于：傳統的標準測試數據，無法充分表征橡膠在實際復雜工況下的非線性、時間相關與疲勞損傷行為，導致仿真與實物性能存在顯著偏差。
為實現仿真驅動設計，關鍵在于構建一個精準、完備的材料參數體系。這要求測試方案必須超越基礎力學性能范疇，直接面向仿真的底層邏輯與物理機制。
面向仿真的系統性測試框架
為實現仿真的精準輸入，我們圍繞橡膠的核心力學行為，構建了以下系統化的測試框架。
超彈本構與Mullins效應
獲取材料在不同應變狀態下的響應數據，是準確描述其非線性彈性行為與Mullins效應的基礎。
核心測試
單軸拉伸、平面拉伸/純剪切、等雙軸拉伸、體積壓縮。
工程價值
為Yeoh、Ogden等超彈性本構模型提供全面的擬合數據，并表征循環加載下的應力軟化行為，確保模型在復雜變形模式下的預測精度。
我司測試獲得的典型材料拉伸試驗應力應變曲線
核心疲勞性能與耐久性邊界
從斷裂力學與裂紋萌生兩個角度系統研究材料的疲勞發展歷程。
核心測試
疲勞裂紋擴展測試、動態變載荷循環疲勞拉伸、最大撕裂能測試、本征強度測試。
工程價值
量化材料的疲勞裂紋擴展速率與裂紋萌生壽命，確定其耐久極限，為基于物理機理的疲勞壽命預測模型提供關鍵輸入。
疲勞裂紋擴展測試示意圖
粘彈性、粘滯生熱與熱力學屬性
表征材料對時間、頻率和溫度的依賴性，對于預測動態工況下的性能與生熱至關重要。
展開 MSC一體化疲勞壽命預測系統
應變 (萌生) 壽命（E-N）
也叫初始裂紋壽命，采用先進的初始裂紋模型或應變～壽命（ε-N）模型，預測產品從初始工作狀態到產生初始裂紋時的疲勞。
特色：循環應力－應變模型；SWT & Morrow 平均應力修正；Neuber等彈－塑性修正；疲勞失效概率（統計置信參數）；考慮溫度修正；疲勞安全系數分析；表面條件；用戶自定義的疲勞單位；雙軸修正；Palmgren-Miner 線性損傷。
裂紋擴展
裂紋擴展壽命要根據有限元模型提供的結構應力分布，結構載荷的變化以及材料的疲勞特性等條件，預測裂紋的擴展速率和時間。研究裂紋擴展常采用傳統的線彈性斷裂力學（LEFM）。
特色：逐個循環地模擬；按時間順序的雨流循環計數；多環境材料性質；Kitagawa 最小裂紋尺寸；門檻模擬；裂紋閉合和延遲；用戶定義的循環；斷裂韌性失效準則；表面和埋藏裂紋；修正的 Paris 定律。
虛擬應變片
提取有限元結果，結合載荷隨時間變化歷程，為應變片創建響應時間歷程，支持多種形式的應變片（花）——單軸, T, Delta和直角；疊層式片和平面片；用戶自定義應變片。
價值：簡化了有限元模型和物理模型的驗證過程；便于獲取難以測量位置處的信息，補充缺失數據和獲得新數據；降低驗證成本；測試數據用于疲勞分析。
多軸疲勞
預測結構在多軸應力狀態下的疲勞壽命。與常用的單軸或比例載荷情況不同，多軸疲勞方法采用了非比例、多軸應力狀態假設，并通過裂紋擴展法預估結構壽命，分析結構的安全系數。
展開 
基于有限元的虛擬疲勞壽命預測
基于有限元的虛擬疲勞壽命預測2.rar
基于有限元的虛擬疲勞壽命預測1.rar
nCode學院培訓課程：疲勞失效及壽命預測
nCode培訓_2012-04-24_疲勞理論.pdf
名稱：nCode學院培訓課程：疲勞失效及壽命預測
頁數：32
機車車輛結構疲勞壽命預測方法的研究
機車車輛結構疲勞壽命預測方法的研究
機車車輛結構疲勞壽命預測方法的研究.part1.rar
機車車輛結構疲勞壽命預測方法的研究.part2.rar
機車車輛結構疲勞壽命預測方法的研究.part3.rar
機車車輛結構疲勞壽命預測方法的研究.part4.rar
形狀不規則裂紋的疲勞壽命預測技術
形狀不規則裂紋的疲勞壽命預測技術
林曉斌 Roderick A.Smith
摘要 描述了一種能自動模擬任意面形裂紋疲勞擴展的計算技術。該技術基于三維有限單元法和Paris疲勞裂紋擴展速率方程，并具有網格隨裂紋擴展重新自動生成的能力。技術的實用性通過幾個典型的工程裂紋模擬實例得到了說明。
關鍵詞 疲勞裂紋擴展 損傷容限設計 應力強度因子 有限元
中國圖書資料分類法分類號 TP202
1963年Paris和Erdogan［1］發表了一篇著名的論文，首次對疲勞裂紋擴展速率和應力強度因子范圍之間的試驗曲線進行了關聯，指出了金屬材料中裂紋的疲勞擴展主要由應力強度因子范圍控制。盡管從那時起，以斷裂力學為基礎的疲勞裂紋擴展研究得到了迅速發展，但Paris和Erdogan建議的經驗公式目前仍然是計算工程裂紋疲勞擴展壽命的主要工具。
工程中遇到的裂紋通常是形狀不規則裂紋，在疲勞載荷作用下，這些不規則裂紋又可能發生顯著的形狀變化。如何處理裂紋的形狀及其變化，一直是疲勞科學家和工程師想要解決的問題。當前，裂紋的斷裂評定或剩余疲勞壽命計算一般需要預先假定裂紋的形狀，例如，假定表面裂紋為半橢圓形、埋藏裂紋為橢圓形、穿透裂紋為直線形。一些規范，如美國的ASME XI［2］，英國的BSI PD 6493［3］和中國的CVDA—84［4］等都給出了簡化裂紋的具體步驟。這些規則也建議了計算疲勞裂紋擴展壽命的方法，即通過假定裂紋在疲勞擴展過程中的形狀，應用Paris公式對裂紋前沿上的一個特征點進行計算，對于表面裂紋，這一特征點通常為裂紋深度點。大量試驗已經表明，這些規范所假定的裂紋形狀在許多情況下與實際不符。
筆者最近發展了一種計算疲勞裂紋擴展壽命的新技術。該技術能直接跟蹤預測疲勞裂紋的形狀變化，從而顯著提高了疲勞壽命的計算精度。
展開 對稱循環荷載下的高周疲勞壽命預測
如圖所示，拖入一個FE Display模塊，并參照前面操作，將疲勞分析結果傳輸給該模塊。
圖 15 創建后處理模型顯示
4.6 求解
點擊上方的運行，軟件會直接運行整個圖形化程序，同時在疲勞求解模塊能看到運行的進程。
圖 16 運行S-N分析
4.7 后處理
進入FE Display模塊中，右鍵進入屬性，能選擇相應的結果進行顯示：
圖 17 疲勞分析結果后處理
確認后顯示云圖結果，可以看到最小壽命為5.4e13（從工程上來講已經算是無限疲勞壽命了），在圓角上部。同時從結果我們也可以看出，壽命最小的地方容易出現在應力集中部位或者結構的缺陷部位，并且往往是從表面開始完成裂紋萌生，擴展到最后斷裂的。
圖 18 疲勞壽命云圖
來源：CAE交流之家
作者：ansys-聰聰
展開 非對稱循環荷載下的高周疲勞壽命預測
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。我們來看看designlife提供了哪些修正模型：
圖 3 軟件提供的應力修正方法
可以看到有Goodman，Gerber，Iterpolate，FKM，GoodmanTensionOnly，GerberTensionOnly，Chaboche，Walker等經驗模型。這部分具體的理論大家可以查看DesignLife Theory Guide中相應位置，這里我們只需要知道這個對于非對稱循環荷載是一個很重要的參數（不是可選可不選，是大部分時候都需要選擇），并且根據材料的不同，需要合理選取相應的修正方法。
圖 4 軟件help對應查詢位置
4 軟件操作
上面大篇幅講了平均應力修正的作用，下面具體說下相對于前文的對稱循環荷載，對于非對稱循環荷載需要注意哪些。
展開 隨機載荷作用下平臺結構疲勞壽命預測
研究裂紋在譜載荷作用下的擴展規
律對可靠預報平臺等結構物的疲勞壽命具有十分重要的意義。提出了一個由應力比和裂紋尖端約束及塑性
區尺寸為主要參數計算裂紋張開比，來考查載荷相互作用下疲勞裂紋擴展壽命的計算模型。用該模型對幾
種譜載荷作用下疲勞實驗結果進行了預測，將預測結果與不考慮裂紋閉合的線性損傷模型及疲勞計算程序
FASTRAN 的預測結果進行了比較，表明本模型能較好地預測譜載荷作用下的疲勞裂紋擴展。
隨機載荷作用下平臺結構疲勞壽命預測.pdf
展開 
設計仿真 | Simufact Forming模具疲勞分析助力預測模具壽命
前 言
汽車車身覆蓋件沖壓模具、航空航天發動機緊固件模具、風電錨栓冷鐓模具、電力電機硅鋼片沖裁模具、檢測設備沖壓模具等對模具疲勞壽命要求較高。例如，有些模具要求設計壽命達20年以上，或者有些模具要求達到50萬次以上的沖壓。然而，頻繁修磨降低精度，模具開裂等問題頻發，給制造企業帶來較大困擾。
突破模具壽命瓶頸，僅靠試驗并不能得到顯著提升。目前國內外眾多先進制造企業已經選用海克斯康工業軟件旗下的Simufact Forming的模具壽命分析功能來分析模具開裂、模具壽命、模具應力等問題。本文引用了先進緊固件制造企業博爾特緊固Bolt Fasteners和Netform Engineering的研究，介紹Simufact Forming模具壽命分析功能解決實際模具問題的實際應用。
01
緊固件模具疲勞分析
冷鍛是緊固件的主要生產方式，這種方法之所以被青睞，是因為其成本低廉，適用于大規模生產，并賦予工件足夠的強度。由于競爭激烈的市場環境，生產效率至關重要，并直接影響生產成本。工具的使用壽命隨著材料科學的發展而持續增加，模具成本一直是生產過程中一個關鍵因素。早期模具出現故障會導致模具更換成本高昂，還會因更換模具而造成機器停機，并且在此期間還會產生因生產批次丟失而產生的額外成本。
出于對精確且用戶友好型模具壽命預測模型的需求，Simufact Forming模具壽命模塊得以開發。該模塊能夠預測在循環載荷作用下模具的疲勞壽命。Simufact Forming基于CAE疲勞技術，利用應變壽命（EN）或應力壽命（SN）曲線來進行計算。Simufact Forming模具壽命功能能夠預測與疲勞相關的模具失效，從而幫助企業在任何斷裂發生之前采取必要的預防措施。
展開 壓氣機葉片疲勞可靠度及壽命的預測方法
壓氣機葉片疲勞可靠度及壽命的預測方法
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LMS Virtual.Lab Durability_方法介紹8—焊縫的疲勞壽命預測
今天帶來LMS Virtual.Lab Durability焊縫的疲勞壽命預測
內容主要包括焊縫疲勞分析的基本特性和分析方法，以及LMS Virtual.Lab的焊縫疲勞分析方法。
08LMS Virtual.Lab Durability焊縫的疲勞壽命預測.pdf
百度網盤鏈接http://pan.baidu.com/s/1pJuOgv5
（該目錄下“08LMS Virtual.Lab Durability焊縫的疲勞壽命預測“）
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展開 LMS Virtual.Lab Durability_方法介紹9—焊點的疲勞壽命預測
今天帶來LMS Virtual.Lab Durability焊縫的疲勞壽命預測
內容主要包括焊點的基本特性及其疲勞分析建模，基于力和應力的焊點疲勞分析。
09LMS Virtual.Lab Durability焊點的疲勞壽命預測.pdf
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