疲勞拉伸的案例
改進(jìn)型緊湊拉伸試樣疲勞裂紋擴(kuò)展分析-ANSYS Workbench ￥3
研究的主要目標(biāo)是展示裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，并研究孔洞對(duì)改進(jìn)型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。研究使用了ANSYS Mechanical (Workbench)軟件，利用ANSYS中的智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。巴黎定律模型被用來(lái)評(píng)估不同配置的MCTS在線性彈性斷裂力學(xué)（LEFM）假設(shè)下的混合模式疲勞壽命。這種方法涉及準(zhǔn)確評(píng)估應(yīng)力強(qiáng)度因子（SIFs）、裂紋擴(kuò)展路徑，并通過(guò)增量裂紋擴(kuò)展分析進(jìn)行疲勞壽命評(píng)估。疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)果表明，疲勞裂紋總是被孔洞吸引，因此它要么只能彎曲其路徑并向孔洞擴(kuò)展，要么只能在孔洞丟失后從孔洞處漂浮并進(jìn)一步擴(kuò)展。在混合模式載荷條件下的裂紋擴(kuò)展軌跡方面，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項(xiàng)裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，這些實(shí)驗(yàn)觀察到了類似的結(jié)果。
3. : Setup
拖動(dòng)Static Structural Analysis 到 ANSYS Workbench中:
4. : Engineering Data (Material Model)
o 選擇的材料為"SAE 1020 Carbon Steel".
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改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench
本教程包括改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的逐步疲勞裂紋分析。
步驟 1：概述
這項(xiàng)工作的主要目的是提出混合模式載荷下線性彈性材料中裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，以及研究在恒定幅值載荷條件下改進(jìn)的緊湊拉伸試樣中孔洞的存在對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺(tái)）利用 ANSYS 中的一項(xiàng)新功能即智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)恒定幅值載荷條件下的裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。
在線彈性斷裂力學(xué) (LEFM) 假設(shè)下，采用巴黎定律模型評(píng)估具有不同 MCTS 配置的改進(jìn)緊湊拉伸試樣 (MCTS) 的混合模式疲勞壽命。該方法涉及通過(guò)增量裂紋擴(kuò)展分析準(zhǔn)確評(píng)估應(yīng)力強(qiáng)度因子 (SIF)、裂紋擴(kuò)展路徑和疲勞壽命評(píng)估。
疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)果表明，疲勞裂紋始終被孔吸引，因此要么它只能彎曲路徑并向孔擴(kuò)展，要么它只能從孔中浮出并在孔消失后進(jìn)一步擴(kuò)展。就混合型載荷條件下裂紋擴(kuò)展的軌跡而言，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項(xiàng)裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致，這些實(shí)驗(yàn)顯示了類似的觀察結(jié)果。
本教程主要基于 Abdulnaser M. Alshoaibi 和 Yahya Ali Fageehi 的論文“線性彈性材料疲勞裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值分析和壽命預(yù)測(cè)”。
第 2 步：設(shè)置
在 ANSYS Workbench 主菜單上拖放靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析：
步驟3：工程數(shù)據(jù)（材料模型）
本教程選定的材料是“SAE 1020 碳鋼”。
材料模型由各向同性彈性、拉伸屈服強(qiáng)度、拉伸極限強(qiáng)度和巴黎定律參數(shù)（C 和 m）組成。
展開 哈佛大學(xué)鎖志剛教授與西安交大盧同慶教授合作：韌性水凝膠在循環(huán)載荷下的裂紋敏感性
在許多承載的應(yīng)用場(chǎng)景中，要求水凝膠能夠承受長(zhǎng)期的循環(huán)載荷，例如，人工心臟瓣膜每年需要打開和關(guān)閉約3億次；膝蓋關(guān)節(jié)軟骨需承受幅值約2.5MPa的循環(huán)應(yīng)力；透明揚(yáng)聲器之類的水凝膠離子設(shè)備需要承受高頻振動(dòng)；可拉伸的離子觸摸板需要承受周期性變形。在循環(huán)載荷作用下，水凝膠會(huì)表現(xiàn)出疲勞特征，包括模量、強(qiáng)度的退化，內(nèi)部裂紋的成核和生長(zhǎng)等。近年來(lái)，哈佛大學(xué)鎖志剛教授與西安交通大學(xué)軟機(jī)器實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)在水凝膠疲勞領(lǐng)域開展了深入的研究，在水凝膠疲勞性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)試與理論分析[1]、疲勞門檻值的提升策略[2, 3]、界面抗疲勞設(shè)計(jì)[4, 5]等方面取得研究進(jìn)展。
圖1 兩種疲勞測(cè)試方法。(a)預(yù)置裂紋的試樣受到循環(huán)拉伸，記錄在不同能量釋放率下裂紋擴(kuò)展的速率。(b)無(wú)預(yù)置裂紋的試樣受到循環(huán)拉伸，記錄在不同拉伸幅值λ下試樣循環(huán)直至斷裂的循環(huán)次數(shù)N。
材料的疲勞測(cè)試主要有兩大類方法。一種是在試樣中預(yù)置裂紋，施加循環(huán)載荷并記錄裂紋擴(kuò)展速率（圖1a）。當(dāng)施加的能量釋放率G低于疲勞門檻值Gth時(shí)，裂紋不擴(kuò)展。從2017年開始，水凝膠疲勞測(cè)試主要基于這類方法，對(duì)所測(cè)試的各類水凝膠的疲勞門檻值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試和理論分析。另一種疲勞測(cè)試方法是對(duì)不帶裂紋試樣進(jìn)行循環(huán)加載拉伸至給定的拉伸比幅值λ或應(yīng)力幅值，記錄其斷裂的循環(huán)數(shù)N（圖1b）。當(dāng)施加的拉伸比低于疲勞極限拉伸比λe時(shí)，試樣被認(rèn)為能夠承受無(wú)數(shù)次循環(huán)拉伸而不發(fā)生斷裂。本文采用第二類測(cè)試方法，以經(jīng)典的雙網(wǎng)絡(luò)韌性水凝膠為對(duì)象，實(shí)驗(yàn)測(cè)量并分析材料的λ-N曲線特征，重點(diǎn)關(guān)注不含裂紋的試樣的λ-N曲線和含不同裂紋尺寸的試樣的λ-N曲線的不同，如圖2所示。
展開 構(gòu)建高精度橡膠仿真模型：面向耐久性預(yù)測(cè)的材料測(cè)試體系
當(dāng)前行業(yè)普遍的痛點(diǎn)在于：傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)，無(wú)法充分表征橡膠在實(shí)際復(fù)雜工況下的非線性、時(shí)間相關(guān)與疲勞損傷行為，導(dǎo)致仿真與實(shí)物性能存在顯著偏差。
為實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于構(gòu)建一個(gè)精準(zhǔn)、完備的材料參數(shù)體系。這要求測(cè)試方案必須超越基礎(chǔ)力學(xué)性能范疇，直接面向仿真的底層邏輯與物理機(jī)制。
面向仿真的系統(tǒng)性測(cè)試框架
為實(shí)現(xiàn)仿真的精準(zhǔn)輸入，我們圍繞橡膠的核心力學(xué)行為，構(gòu)建了以下系統(tǒng)化的測(cè)試框架。
超彈本構(gòu)與Mullins效應(yīng)
獲取材料在不同應(yīng)變狀態(tài)下的響應(yīng)數(shù)據(jù)，是準(zhǔn)確描述其非線性彈性行為與Mullins效應(yīng)的基礎(chǔ)。
核心測(cè)試
單軸拉伸、平面拉伸/純剪切、等雙軸拉伸、體積壓縮。
工程價(jià)值
為Yeoh、Ogden等超彈性本構(gòu)模型提供全面的擬合數(shù)據(jù)，并表征循環(huán)加載下的應(yīng)力軟化行為，確保模型在復(fù)雜變形模式下的預(yù)測(cè)精度。
我司測(cè)試獲得的典型材料拉伸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線
核心疲勞性能與耐久性邊界
從斷裂力學(xué)與裂紋萌生兩個(gè)角度系統(tǒng)研究材料的疲勞發(fā)展歷程。
核心測(cè)試
疲勞裂紋擴(kuò)展測(cè)試、動(dòng)態(tài)變載荷循環(huán)疲勞拉伸、最大撕裂能測(cè)試、本征強(qiáng)度測(cè)試。
工程價(jià)值
量化材料的疲勞裂紋擴(kuò)展速率與裂紋萌生壽命，確定其耐久極限，為基于物理機(jī)理的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型提供關(guān)鍵輸入。
疲勞裂紋擴(kuò)展測(cè)試示意圖
粘彈性、粘滯生熱與熱力學(xué)屬性
表征材料對(duì)時(shí)間、頻率和溫度的依賴性，對(duì)于預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)工況下的性能與生熱至關(guān)重要。
核心測(cè)試
動(dòng)態(tài)彈性模量/損耗因子測(cè)試、蠕變/應(yīng)力松弛測(cè)試、粘彈性疲勞測(cè)試、粘滯生熱與熱傳導(dǎo)性能測(cè)試。
展開 
CAE工程分析 | 螺紋連接：工程校核考慮
此時(shí)螺栓受到的載荷主要包含：
①螺栓軸力FB=F+Φ*P
②衰減的螺紋扭矩載荷T‘=k*T
對(duì)應(yīng)地會(huì)產(chǎn)生螺栓正應(yīng)力σ和切應(yīng)力τ
按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和VDI2230校核要求，對(duì)于承受軸力載荷的螺栓需要滿足：
螺栓光桿表面應(yīng)力＜材料屈服強(qiáng)度（不發(fā)生塑性變形）
如果有密封壓力要求，則還需要滿足：
被連接件夾緊壓力＞密封壓力（不發(fā)生泄露）
同時(shí)可以觀察到，只要被連接件還處在被壓緊（未分離）的狀態(tài)，大部分軸向外載荷實(shí)際都是由被連接件分擔(dān)，也就是說(shuō)：
如果螺栓受到軸向循環(huán)載荷作用，螺栓中的應(yīng)力波動(dòng)只有Φ*P，而
對(duì)于螺栓疲勞問(wèn)題而言，波動(dòng)幅值的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平均應(yīng)力水平，因此：
按照《螺紋緊固件聯(lián)接工程》，對(duì)于螺栓的拉伸疲勞問(wèn)題需要滿足：
①被連接件夾緊力＞0（被連接件不發(fā)生分離）
②螺栓應(yīng)力幅＜螺栓拉伸疲勞極限（不發(fā)生拉伸疲勞）
【需要注意一點(diǎn)，
螺栓的拉伸疲勞極限不僅僅是指對(duì)應(yīng)材料的疲勞極限，而是考慮缺陷，應(yīng)力集中等因素（缺口系數(shù)）共同影響的疲勞極限值
】
假設(shè)軸向載荷P較大，使得被連接件發(fā)生分離，如圖所示：
則此時(shí)所有的外載增量都會(huì)疊加到螺栓上，而螺紋扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力也會(huì)衰減甚至消失，螺栓主要受到的載荷為軸向拉力P
按照《螺紋緊固件聯(lián)接工程》，對(duì)于單次軸向過(guò)載需要滿足：
螺栓拉應(yīng)力＜材料抗拉強(qiáng)度（不發(fā)生拉伸斷裂）
切向受載狀態(tài)
展開 沖壓加工中模具零配件需要具備哪些性能
冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6，疲勞斷裂性能
模具工作過(guò)程中，在循環(huán)應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
五金沖壓模具的工作零件應(yīng)有特性
2.耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過(guò)程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
3.耐疲勞斷裂性能
模具工作過(guò)程中，在循環(huán)應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
4.高溫性能
當(dāng)模具的工作溫度較高時(shí)，會(huì)使硬度和強(qiáng)度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性。
5.耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時(shí)，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強(qiáng)侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損。
6.強(qiáng)韌性
模具的工作條件大多十分惡劣，常承受較大的沖擊負(fù)荷，從而導(dǎo)致脆性斷裂，因此模具要具有較高的強(qiáng)度和韌性。而模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。
在五金沖壓件加工廠，沖壓模具的工作零件通常指的是凸模、凹模和凸凹模。
展開 模具選材原則
2．疲勞斷裂性能
模具工作過(guò)程中，在循環(huán)應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。
模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
3．高溫性能
當(dāng)模具的工作溫度較高進(jìn)，會(huì)使硬度和強(qiáng)度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強(qiáng)度。
4．耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過(guò)程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6．耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時(shí)，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強(qiáng)侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。
展開 深圳大學(xué)周學(xué)昌課題組JMCA：可回收、可焊接、抗疲勞液態(tài)金屬?gòu)椥泽w
經(jīng)過(guò)“機(jī)械訓(xùn)練”后的導(dǎo)體可經(jīng)受10000次的抗疲勞拉伸測(cè)試，且表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)穩(wěn)定性以及抗機(jī)械疲勞性。通過(guò)該方法還可以調(diào)控材料的區(qū)域?qū)щ娔芰Γ瑥亩O(shè)計(jì)出出各項(xiàng)異性導(dǎo)電材料。此外，DA鍵的動(dòng)態(tài)性質(zhì)以及液態(tài)金屬液滴的光熱轉(zhuǎn)化效應(yīng)賦予了該材料具有光致可焊性，可實(shí)現(xiàn)電路的重構(gòu)與修復(fù)。同時(shí)，利用DA價(jià)鍵可逆轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，該復(fù)合材料可以完全溶解在高溫溶劑中，釋放出液態(tài)金屬微納米液滴。再通過(guò)離心等方式可以分離出液態(tài)金屬微納米液滴。最后利用液態(tài)金屬液滴表面張力的可調(diào)控特點(diǎn)，微納米尺度液滴匯聚成宏觀尺度的液滴，從而實(shí)現(xiàn)了從復(fù)合材料中回收了微納米液態(tài)金屬液滴。
該工作提出了一種制備可回收高性能的液態(tài)金屬?gòu)椥泽w納米復(fù)合材料的簡(jiǎn)單策略。該策略在環(huán)境友好型柔性電子、可穿戴電子、各項(xiàng)異性導(dǎo)熱導(dǎo)電材料等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。論文第一作者為深圳大學(xué)與韓山師范學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)博士后陳國(guó)康博士，通訊作者為深圳大學(xué)周學(xué)昌教授。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金和深圳市深港創(chuàng)新圈聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：
Recyclable, weldable, mechanically durable, and programmable liquid metal-elastomer composites
Journal of Materials Chemistry A, 2021, DOI:10.1039/D0TA11403K.
展開 馬里蘭大學(xué)王育煌SMALL：無(wú)損溶解超長(zhǎng)金屬性碳納米管，助力高性能柔性電子材料
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 溶解長(zhǎng)碳納米管的方法以及產(chǎn)品表征
（a）制作基于金屬性碳納米管的可拉伸導(dǎo)電膜薄膜流程示意圖
（b）由S2E方法溶解的碳納米管的AFM圖像
（c）由普通超聲方法溶解的碳納米管的AFM圖像
（d）兩種不同方法得到的碳管長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)
圖2 基于不同長(zhǎng)度碳納米管的可拉伸透明薄膜的應(yīng)力-導(dǎo)電性表征
（a-d）三種分別基于3.2微米長(zhǎng)碳納米管薄膜，0.8微米長(zhǎng)碳納米管薄膜和3.2微米長(zhǎng)碳納米管薄膜，預(yù)拉伸基底薄膜的應(yīng)力-透光率-導(dǎo)電率關(guān)系
（e）本工作與其他柔性導(dǎo)電材料對(duì)比
我們可以清晰看出，導(dǎo)電高分子材料有十分出色的延展性，但是其導(dǎo)電率通常很低。金屬納米線以及二維碳材料（如石墨烯等）負(fù)載到高分子薄膜上可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的導(dǎo)電性，但是他們的導(dǎo)電性在應(yīng)力影響下衰減迅速，如果應(yīng)用到設(shè)備則無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電流輸出。銀、碳墨水打印材料可以實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電性和延展性，但是其本身并不透光，無(wú)法應(yīng)用于柔性透明導(dǎo)電應(yīng)用中。
圖3 不同長(zhǎng)度碳納米管可拉伸透明薄膜拉伸疲勞性能測(cè)試
（a）100%應(yīng)力拉伸測(cè)試光學(xué)照片示意圖
（b-e）基于長(zhǎng)、短兩種碳納米管的拉伸疲勞表征
圖4 兩種不同長(zhǎng)度碳管的拉伸與疲勞性能機(jī)理研究
0.8微米短碳納米管在0% （a），50%（b），100%（c）以及回到0%（d）應(yīng)力后的SEM圖像。
展開 雙色模具選材要滿足什么樣要求？
3、疲勞斷裂性能。雙色模具工作過(guò)程中，在循環(huán)應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。雙色模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
4、高溫性能。當(dāng)雙色模具的工作溫度較高進(jìn)，會(huì)使硬度和強(qiáng)度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，雙色模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證雙色模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強(qiáng)度。
5、耐冷熱疲勞性能。有些雙色模具在工作過(guò)程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致雙色模具失效。
冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6、耐蝕性。有些雙色模具如塑料模在工作時(shí)，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強(qiáng)侵蝕性氣體，侵蝕雙色模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。所以在雙色模具加工當(dāng)中必須選擇耐腐蝕性優(yōu)越的材料。
以上也是通常注塑模具選用材料時(shí)要考慮的。
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十萬(wàn)注塑和模具人都在
關(guān)注的模具和注塑視頻號(hào)
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雙色模具PPT知識(shí)講解！
展開 
模具選材的三個(gè)原則！
3、疲勞斷裂性能
模具工作過(guò)程中，在循環(huán)應(yīng)力的期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。
模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
4、高溫性能
當(dāng)模具的工作溫度較高進(jìn)，會(huì)使硬度和強(qiáng)度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強(qiáng)度。
5、耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過(guò)程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6、耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時(shí)，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強(qiáng)侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。
（二）模具滿足工藝性能要求
模具的制造一般都要經(jīng)過(guò)鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。
1、可鍛性
具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。
2、退火工藝性
球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動(dòng)范圍小，球化率高。
3、切削加工性
切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。
4、氧化、脫碳敏感性
高溫加熱時(shí)抗氧化懷能好，脫碳速度慢，對(duì)加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點(diǎn)傾向小。
展開 模具選材的三個(gè)原則
3、疲勞斷裂性能
模具工作過(guò)程中，在循環(huán)應(yīng)力的期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。
模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
4、高溫性能
當(dāng)模具的工作溫度較高進(jìn)，會(huì)使硬度和強(qiáng)度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強(qiáng)度。
5、耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過(guò)程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6、耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時(shí)，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強(qiáng)侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。
（二）模具滿足工藝性能要求
模具的制造一般都要經(jīng)過(guò)鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。
1、可鍛性
具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。
2、退火工藝性
球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動(dòng)范圍小，球化率高。
3、切削加工性
切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。
展開 什么樣的材料，才能做出好的模具呢？
3、疲勞斷裂性能
模具工作過(guò)程中，在循環(huán)應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。
模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
4、高溫性能
當(dāng)模具的工作溫度較高進(jìn)，會(huì)使硬度和強(qiáng)度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強(qiáng)度。
5、耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過(guò)程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6、耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時(shí)，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出hci、hf等強(qiáng)侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。
二、模具滿足工藝性能要求
模具的制造一般都要經(jīng)過(guò)鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。
1、可鍛性
具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。
2、退火工藝性
球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動(dòng)范圍小，球化率高。
3、切削加工性
切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。
展開 35 Ansys Workbench工程應(yīng)用之——結(jié)構(gòu)非線性（下）：狀態(tài)非線性（5）螺紋連接
就破壞性質(zhì)而言，約有90%的螺栓屬于疲勞破壞。而且疲勞斷裂常發(fā)生在螺紋根部，即截面面積較小并有缺口應(yīng)力集中的部位(約占其中的85%)，有時(shí)也發(fā)生在螺栓頭與光桿的交接處(約占其中的15%)。
綜上，對(duì)于受拉螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證螺栓的靜力或疲勞拉伸強(qiáng)度；對(duì)于受剪螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證連接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度，其中連接的擠壓強(qiáng)度對(duì)連接的可靠性起決定性作用。
1.4.1 松螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算
松螺栓連接裝配時(shí)，螺母不需要擰緊。在承受工作載荷之前，螺栓不受力。這種連接應(yīng)用范圍有限，例如拉桿、起重吊鉤等的螺紋連接均屬此類。
1.4.2 緊螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算
（1）僅承受預(yù)緊力的緊螺栓連接
緊螺栓連接裝配時(shí)，螺母需要擰緊，在檸緊力矩作用下，螺栓除受預(yù)緊力F0的拉伸而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力外，還受螺紋摩擦力矩T的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，使螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。因此進(jìn)行僅承受預(yù)緊力的緊螺栓強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)綜合考慮拉伸應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的作用。
（2）承受預(yù)緊力和工作拉力的緊螺栓連接
這種受力形式在緊螺栓連接中比較常見，因而也是最重要的一種。這種緊螺栓連接承受軸向拉伸工作載荷后，由于螺栓和被連接件的彈性變形，螺栓所受的總拉力并不等于預(yù)緊力F0和工作拉力F之和。總拉力受到螺栓剛度Cb及被連接件剛度Cm等因素的影響。因此，總拉力F2等于殘余預(yù)緊力F1與工作拉力F之和。
以上計(jì)算F2的公式還是稍顯麻煩，還可以在Workbench結(jié)果中查看螺栓預(yù)緊力，便是F2。
（3）承受工作剪力的緊螺栓連接
承受工作剪力的螺栓主要有鉸制孔螺栓、軸位螺釘?shù)龋鼈兗雌鸬捷S向連接作用，又起到橫向定位作用。
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