車架疲勞壽命的案例
FE-SAFE在某車架垂直彎曲疲勞分析中的應用
通過重新對新方案車架進行垂直彎曲疲勞試驗，結果達到該項試驗的標準要求。
圖3-3 車架垂直彎曲疲勞壽命分析結果
圖3-4 新方案車架垂直彎曲疲勞壽命分析結果
4 結論
疲勞分析得到的壽命分布與試驗結果吻合的比較好，壽命大小與試驗結果略有出入，這一方面是由于疲勞試驗中采取用肉眼觀察方法判斷開裂時存在誤差，另一方面由于本次疲勞分析時沒有進行更進一步的微裂紋產生后的裂紋擴展分析，以及分析模型與試驗樣車間的差異等。
展開 疲勞分析基礎知識資料--結構疲勞壽命分析
分享一個疲勞分析理論方面的資料，《結構疲勞壽命分析》，是軟件疲勞分析的基礎知識，相信對疲勞分析的兄弟會有所幫助。
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展開 三輪車車架設計的力學性能分析
對于這種情況的疲勞評估，當一個區域（從車座與下管相交處延伸至車架前部）受到立管后面的靜載荷作用時會失效。這種靜載荷時有時無，因此是疲勞失效的潛在因素。
在水平管和下管與保持架的相交處也存在類似的薄弱區域。仿真結果表明，其他臨界區域位于加強管接頭、后橋前面的保持架區域，以及頭管和下管相交處。
加速載荷工況與穩態工況的疲勞區域相同，但覆蓋區域相對較小。然而，有一點不同的是，頭管和下管相交處有一個臨界區域，略大于穩定踩踏的情況，一直延伸到下管底部。
加速踩踏的情況。紅色表示應力超過材料抗疲勞極限強度的區域。
團隊在檢查該載荷工況下的車架前叉區域時發現，該區域的表現與整個車架類似。結果表明，當前叉受到沖擊力作用時，只有少量區域會發生變形，如下圖所示。盡管如此，由于前叉區域在疲勞分析時失效，可能需要進行重新設計。
水平沖擊情況下的前叉區域。紅色表示 von Mises 應力超過材料彈性極限的區域。
三輪車的性能提升還需進一步研究
研究人員通過不懈的努力收集了許多有用的信息來幫助改進三輪車車架設計的力學性能。例如，簡單的疲勞分析表明，盡管大部分車架都能承受靜載荷，但在長期耐久性方面卻會受到影響。因此，需要對三輪車車架進行加強設計。
現有研究表明，改進設計的一種方式是將疲勞極限為 69 MPa的6063 鋁改為疲勞極限為 96 MPa 的6061-T6 鋁，從而解決三輪車車架疲勞壽命短的問題。
今天我們討論的簡單分析是改進三輪車車架設計的良好開端，但仍需要進行進一步的研究（比如更多的疲勞和沖擊仿真）。只有這樣，研究人員才能不斷地對三輪車車架設計進行調整，讓騎行者和乘客的安全得到保障。
展開 飛機結構振動疲勞問題 附結構疲勞壽命分析姚衛星下載
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運動線纜疲勞壽命分析 ￥19.89
第 1 章 運動線纜疲勞壽命分析
1.1 引言
本章系統介紹了疲勞基本理論與分析方法，重點闡述了高周與低周疲勞的劃分依據及其特征，明確了名義應力法和局部應力-應變法兩種常見的疲勞壽命預測方法。針對運動線纜的高周疲勞特點，采用名義應力法進行分析，并結合應力-壽命曲線評估材料在交變載荷下的疲勞壽命。對線纜結構在最優工況下進行疲勞仿真，提取關鍵區域名義應力并進行壽命估算，并分析不同布線方式以及不同傾角對運動線纜疲勞壽命影響。
1.2 疲勞基本理論及分析方法
1.2.1 疲勞壽命定義
疲勞失效是指金屬材料或非金屬材料在長期承受交變載荷重復作用的條件下，逐漸產生損傷并最終失去承載能力的一種常見破壞形式[71]。依據不同的劃分標準，疲勞現象通常可歸類為三種主要類型：熱疲勞、腐蝕疲勞以及機械疲勞[72]。其中，機械疲勞在工程實踐中最為常見。若以應力循環次數為依據，機械疲勞可細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材料所經歷的應力循環次數來確定[74]。當循環次數少于10?次時，被定義為低周疲勞；相反，若循環次數超過10?次，則歸類為高周疲勞。高周疲勞通常發生在應力幅值較小的條件下，其疲勞行為多通過
曲線來表征材料的性能特征[75]。在實際工程應用中，機械零部件常常受到高周疲勞影響，而本文所研究的運動線纜也正是典型的高周疲勞失效實例。
1.2.2 疲勞分析方法
在機械構件的設計過程中，疲勞壽命預測起到了關鍵的作用。通過對疲勞壽命的準確預測，我們可以進一步完善機械構件的結構設計，從而有效地延長其在實際應用中的使用壽命。目前，疲勞壽命預測的方法主要可歸為兩大類：其一是基于名義應力的分析方法；其二則為考慮局部應力與應變分布的局部應力-應變法。這兩種技術都有其獨特的應用場景和優點，在實際使用時，需要根據部件的操作環境和負載狀況來做出決策。
展開 SIMULIA Fe-safe在復雜環境下的疲勞仿真優勢——車輛機架疲勞壽命分析案例
SIMULIA Fe-safe在復雜環境下的疲勞仿真優勢——車輛機架疲勞壽命分析案例
達索Fe-safe是一款耐久性分析軟件，專門用于有限元模型的疲勞分析。它是由達索系統（Dassault Systèmes）提供的SIMULIA 3D軟件套件的一部分。Fe-safe能夠直接連接所有主要的FEA套件，如Abaqus、ANSYS、Nastran（MSC、NEi、NX）和Pro/Mechanica。它專注于基于現代多軸應力的疲勞方法，并且是市場上最專業的疲勞分析軟件之一。Fe-safe適用于熱機械疲勞和蠕變疲勞、橡膠材料以及針對焊接接頭的 Verity 結構應變方法。功能專為滿足要求最嚴苛的行業應用而開發，能夠提供準確、可靠的多軸疲勞分析，無論載荷和模型的復雜度如何。
下面是SIMULIA Fe-safe在對車輛機架及轉向節的過載疲勞分析案例
在機架模擬過程中，由于該機架為懸掛系統的一部分，上端連接于彈簧，路面行駛時下端受載。測試路面較復雜。
在經過加速的模擬實驗中，該機架在相當于行駛41000公里時出現明顯的裂紋。FE-SAFE的計算結果表明，結構在相當于行駛27000公里時出現初始裂紋。考慮疲勞軟件計算的裂紋起始，這一結果與實驗吻合得非常好。而且開裂位置與實驗結果完全一樣。
在轉向節的疲勞模擬中，考慮到在車輛行駛過程中，由于路面情況復雜，常常會遇到瞬時受載過大的情況。這些瞬時的大載荷會對零件的疲勞壽命產生比較大的影響。因為在大載荷下，零件極容易進入塑性工作。
由于Abaqus強大的非線性分析功能，以及FE-SAFE中可以采用諾伯法則(Neuber’s Rule)來考慮疲勞載荷譜上塑性效應的影響，故本分析采用Abaqus和FE-SAFE完成。
展開 fesafe計算的疲勞壽命
壓力容器部分單元應力超過了屈服強度，fesafe計算的疲勞壽命還可靠嗎
輪轂疲勞壽命分析
Fe-safe/Rotate旋轉機械疲勞分析模塊，利用結構的循環對稱性提高了旋轉部件的疲勞分析效率，自動產生一系列不同旋轉角度上的應力結果，計算出輪轂疲勞壽命。
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【11月23-26日 北京】nCode DesignLife結構疲勞計算與疲勞裂紋擴展壽命分析
ANSYS nCode DesignLife結構疲勞計算與疲勞裂紋擴展壽命分析
一、課程背景：
疲勞破壞是工程結構遭受往復載荷引起結構失效的重要因素，該方面的計算分析越來越受到工程界的重視。ANSYS nCode DesignLife軟件是一款領先的疲勞分析軟件，其先進的疲勞分析功能與ANSYS Workbench融于一體。該課程全面系統的講解DesignLife軟件疲勞計算的原理，軟件設置方法以及常見問題的解決方法，重點講解材料疲勞曲線，載荷譜的處理方法，有限元結果的使用，應力疲勞，應變疲勞，振動疲勞，疲勞裂紋擴展壽命分析等內容，使學員理解疲勞壽命計算的相關概念和原理，同時也幫助工程師在最短時間內掌握nCode DesignLife的使用方法，提升解決實際問題的能力，提高新產品設計與評估的能力。
二、增值服務：
贈送定制U盤一個；
同一單位2人報名享受9折優惠；同一單位3人以上（含）報名享受8.5折優惠；
課程結束后贈送10套學習資料；
參訓學員或企業針對課程相關問題在課程結束后也可以得到老師的解答與指導（郵件、微信、電話），作為培訓講授的補充。
三、授課專家：
該課程講師，9年仿真分析工作經驗、副教授，碩士期間主修工程力學，擅長工程結構數值分析、流場流動模擬、流固耦合及多物理場耦合數值模擬，擁有豐富的大型工程結構數值分析、流體動力學模擬和多場耦合模擬經驗。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇。培訓60多場次，學員上千人。
四、時間地點：
2018年11月23-26日 北京
(第一天報到，授課3天)
五、課程大綱：
六、培訓費用：
標準費用：3800元/人，食宿可統一安排，費用自理。
展開 2006年會msc.fatigue論文--副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬
副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬
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副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬.pdf
副車架疲勞臺架試驗的有限元模擬.pdf
汽車高壓線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
按上述加速試驗方案對汽車線束進行加速壽命試驗，分別為疲勞耐久試驗和高溫老化試驗。疲勞耐久試驗進行到產品發生失效或者達到試驗時間停止，試驗時間為105s約為27.8 h，加速因子為105/20等于5 000，因此，疲勞壽命粗略估計為27.8 h×5 000，約為15.9年。高溫老化試驗在125 ℃試驗條件下進行1 000 h，由于線束老化的失效機理模型為Arrhenius公式，故加速因子由加速應力水平下Arrhenius公式參數對正常應力水平下Arrhenius公式參數得到，如下式所示：
式中：AF—加速因子；
Tuse—正常使用環境條件下的溫度；
Tstress—加速條件下的環境溫度（單位為熱力學溫度K），
試驗中表觀活化能Ea取3.08（J/mol）；
R—摩爾氣體常量8.31 J/（mol·K），
Tuse=273+25= 298 K，Tstress=273+125=398 K，
代入加速因子計算公式得出加速因子AF約為22.76，由此可估算出線速老化壽命約為2.6年。
通過上述加速試驗結果，可得出進行10萬次的疲勞耐久試驗可模擬汽車線束15.9年的疲勞壽命，進行1 000 h的125 ℃高溫老化試驗可模擬汽車線束2.6年的老化壽命。在實際工程中，可根據不同種類的汽車線束和不同的使用環境要求進行特定的加速壽命試驗，研究方法供汽車行業在進行線束可靠性量化評價方面提供一定的借鑒和指導作用。
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汽車高壓線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
按上述加速試驗方案對汽車線束進行加速壽命試驗，分別為疲勞耐久試驗和高溫老化試驗。疲勞耐久試驗進行到產品發生失效或者達到試驗時間停止，試驗時間為105s約為27.8 h，加速因子為105/20等于5 000，因此，疲勞壽命粗略估計為27.8 h×5 000，約為15.9年。高溫老化試驗在125 ℃試驗條件下進行1 000 h，由于線束老化的失效機理模型為Arrhenius公式，故加速因子由加速應力水平下Arrhenius公式參數對正常應力水平下Arrhenius公式參數得到，如下式所示：
式中：AF—加速因子；
Tuse—正常使用環境條件下的溫度；
Tstress—加速條件下的環境溫度（單位為熱力學溫度K），
試驗中表觀活化能Ea取3.08（J/mol）；
R—摩爾氣體常量8.31 J/（mol·K），
Tuse=273+25= 298 K，Tstress=273+125=398 K，
代入加速因子計算公式得出加速因子AF約為22.76，由此可估算出線速老化壽命約為2.6年。
通過上述加速試驗結果，可得出進行10萬次的疲勞耐久試驗可模擬汽車線束15.9年的疲勞壽命，進行1 000 h的125 ℃高溫老化試驗可模擬汽車線束2.6年的老化壽命。在實際工程中，可根據不同種類的汽車線束和不同的使用環境要求進行特定的加速壽命試驗，研究方法供汽車行業在進行線束可靠性量化評價方面提供一定的借鑒和指導作用。
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展開 CAE小記丨常用的機械疲勞壽命評估分析方法
根據斷裂力學的觀點，金屬結構件的疲勞破壞是由于主裂紋擴展到臨界尺寸而造成的，結構的壽命取決于結構危險部位裂紋的萌生與擴展。
該方法將疲勞斷裂過程分為三個階段：
一是構件在交變力作用下產生初始裂紋（初始裂紋定義至今仍無統一標準，習慣上為0.5-1mm）；
二是裂紋開始擴展，以致產生較大宏觀裂紋；
三是裂紋急劇擴展，迅速導致破壞，它的壽命往往很短，稱瞬間斷裂壽命，工程上不予考察
按裂紋產生的時間，又可將第一階段定義為始裂壽命，第二階段定義為裂紋擴展壽命（習慣上稱剩余壽命）。對壽命的度量一般以經歷的循環荷載的次數來表示。該理論認為，疲勞極限是客觀存在的，也就是說，當構件承受的循環荷載幅值小于該構件材料的疲勞極限時，該構件不可能因產生裂紋導致破壞，即從疲勞壽命角度考察其壽命是無限的。此外疲勞壽命不僅與循環載荷幅值和材料物理、化學特性有關，還與載荷的變化頻率有關，故疲勞壽命有高周疲勞與低周疲勞之分。
前述名義應力法、局部應力一應變法等均是研究始裂壽命。而剩余壽命的研究，則較復雜。目前是一個熱點問題，工程界尚未提出普遍接受的評估手段。
近年來，斷裂力學理論得到了長足的發展，但是它還很不完善，斷裂失效的機理還不是十分清楚，所以要應用該理論得出簡單而準確可靠的疲勞壽命預測計算式還有待時日。
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可靠性設計方法
可靠性設計方法是應用可靠性理論和設計參數的統計數據，在給定的可靠性指標下，對零部件、設備或系統進行的設計。其目的是發現和確定產品存在的隱患和薄弱環節，通過預防和改進，提高產品的固有可靠性。
展開 汽車線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
本試驗主要考慮線束材料疲勞及材料老化二種失效機理條件下的加速試驗方案，加速線束疲勞失效采用線束疲勞耐久試驗裝置，將線束三軸向運動位移范圍設置為±12 mm，頻率為1 Hz，即三軸同時運動一次時間為1 s，試驗時間設置為105 s，加速線束老化失效利用溫箱來實現，設置溫度為125 ℃，時間設置為1 000 h。
加速試驗設計關鍵性技術細節還有一點就是產品的失效判據及失效檢測方式。產品的失效判據及失效檢測方式不僅影響加速試驗結果，也影響最終產品可靠性評價結果。因此，產品的失效判據及失效檢測方式為加速試驗設計重要的環節。
本試驗主要考核的是線束的電線部分疲勞失效情況，電線失效往往發生于電線內部斷絲而引起阻抗的增加。因此，選取線束的阻抗值作為失效的特征變量。通過高采樣頻率測量線束的阻抗值來監測線束內部的損傷情況，選取阻抗分析儀作為試驗儀器，并以1 kHz作為測試頻率，在線束二端施加交流電信號，測取不同時刻的阻抗值。
試驗初始時刻測量線束阻抗并記錄，試驗過程中測量頻率間隔為10 s/ 次，試驗結束后再次測量并記錄。根據行業一般標準采用100 MΩ 的阻抗作為失效判據，即認為阻抗值超過這一標準即判定為產品失效。
3 疲勞壽命評估
按上述加速試驗方案對汽車線束進行加速壽命試驗，分別為疲勞耐久試驗和高溫老化試驗。疲勞耐久試驗進行到產品發生失效或者達到試驗時間停止，試驗時間為105 s 約為27.8 h，加速因子為105/20 等于5 000，因此，疲勞壽命粗略估計為27.8 h×5 000，約為15.9 年。
展開 optistruct在計算疲勞壽命仿真中的應用 ￥10
常規疲勞強度計算是以名義應力為基礎的，可分為無限壽命計算和有限壽命計算。零件的疲勞壽命與零件的應力、應變水平有關，它們之間的關系可以用應力一壽命曲線（S-N曲線）和應變一壽命曲線（E-N曲線）表示。應力疲勞分析（S-N）循環應力水平低、壽命長，適用于高周疲勞；應變疲勞分析（E-N）循環應力水平高、壽命短，適用于低周疲勞。
疲勞壽命仿真常用的軟件有Radioss、Optistruct、FE-safe、FE-Fatigue、Nsoft 、MSC-Fatigue等。本案例重點介紹如何在Optistruct中實現對連桿疲勞壽命預測。
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