金屬疲勞模擬的案例
擴(kuò)展黃永剛原始晶體塑性程序加入AF背應(yīng)力模擬金屬疲勞問(wèn)題 ￥800
擴(kuò)展黃永剛原始晶體塑性程序加入AF背應(yīng)力模擬金屬疲勞問(wèn)題
參考文獻(xiàn)：《Low-cycle fatigue life prediction of a polycrystalline nickel-base superalloy using crystal plasticity modelling approach》
在原始程序中修改流動(dòng)方程，加入背應(yīng)力項(xiàng)，引入運(yùn)動(dòng)硬化項(xiàng)，從而可以描述多晶金屬循環(huán)加載中的包辛格效應(yīng)
背應(yīng)力的演化遵循AF模型
并使用原始的PAN模型描述滑移系統(tǒng)的硬化行為
為了表征多晶的疲勞壽命，引入兩類疲勞指示因子分別為
一：累計(jì)塑性滑移
二：累計(jì)能量耗散
展開(kāi) 擴(kuò)展黃永剛原始晶體塑性程序加入AF背應(yīng)力模擬金屬疲勞問(wèn)題
參考文獻(xiàn)：《Low-cycle fatigue life prediction of a polycrystalline nickel-base superalloy using crystal plasticity modelling approach》
在原始程序中修改流動(dòng)方程，加入背應(yīng)力項(xiàng)，引入運(yùn)動(dòng)硬化項(xiàng)，從而可以描述多晶金屬循環(huán)加載中的包辛格效應(yīng)
背應(yīng)力的演化遵循AF模型
并使用原始的PAN模型描述滑移系統(tǒng)的硬化行為
為了表征多晶的疲勞壽命，引入兩類疲勞指示因子分別為
一：累計(jì)塑性滑移
二：累計(jì)能量耗散
以文獻(xiàn)的例，驗(yàn)證修改模型的準(zhǔn)確性，其中文獻(xiàn)作者的幾何模型和材料參數(shù)如下
依據(jù)該模型，作者模擬得到單調(diào)拉伸以及循環(huán)加載下材料的宏觀應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)為
微觀響應(yīng)結(jié)果為
基于兩類疲勞指示因子，作者通過(guò)線性外推得到了基于模擬的壽命預(yù)測(cè)結(jié)果:
基于作者提供的思路和參數(shù)，對(duì)黃永剛原始程序進(jìn)行修改，考慮背應(yīng)力效應(yīng)，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)值驗(yàn)證
1，建立包含200晶粒的二維多晶模型（0.1*0.03mm），并使用四節(jié)點(diǎn)平面應(yīng)變單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如下圖
2，施加正弦形式的循環(huán)拉壓的位移載荷（1%），引力比為-1
3，模擬結(jié)果如下：
第一個(gè)滑移系統(tǒng)的背應(yīng)力：
累計(jì)塑性剪切：
累計(jì)能量耗散：
宏觀應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)：
展開(kāi) 橡膠疲勞≠金屬疲勞 第1部分：平均應(yīng)變效應(yīng)
橡膠和金屬的力學(xué)行為有非常大的差異，我們首先可以從平均應(yīng)變或應(yīng)力對(duì)材料疲勞性能影響的角度來(lái)分析這種差異。
圖1顯示了幾個(gè)典型的等幅應(yīng)變循環(huán)，每個(gè)循環(huán)都處于不同的平均應(yīng)變水平。在循環(huán)疲勞試驗(yàn)中，如果施加的應(yīng)力幅度等于平均應(yīng)力，我們把這種情況稱為脈沖載荷循環(huán)或全松弛載荷循環(huán)。如果平均應(yīng)力為零，我們把這種情況稱為完全反轉(zhuǎn)的拉伸/壓縮加載循環(huán)。如果最小應(yīng)力總是正的，則稱為非全松弛載荷循環(huán)（即試樣總是處于加載狀態(tài)）。非全松弛載荷循環(huán)在應(yīng)用中很常見(jiàn)，例如：在安裝過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品施加了預(yù)載荷；襯套在模壓過(guò)程中產(chǎn)生的壓縮預(yù)應(yīng)力、過(guò)盈配合、由于熱膨脹/收縮而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；以及在輪胎中，簾線的形狀記憶效應(yīng)。
圖1. 在三種不同的平均應(yīng)變下的恒定振幅加載循環(huán)
在金屬疲勞分析方法中，通常以應(yīng)力幅度σa和平均應(yīng)力σm相對(duì)于屈服應(yīng)力σy和極限應(yīng)力σu的大小來(lái)定義應(yīng)力均值效應(yīng)對(duì)金屬材料疲勞行為的影響。如圖2所示。當(dāng)加載應(yīng)力處于疲勞閾值應(yīng)力σ0以下時(shí)，材料具有無(wú)限壽命。Haigh圖（或Goodman圖）（圖2左）將疲勞壽命繪制為這些變量的函數(shù)[1]。Wohler曲線（圖2右）提供了類似的信息。對(duì)于金屬材料，有一個(gè)普遍適用的簡(jiǎn)單規(guī)則：增加平均應(yīng)變將降低疲勞壽命。通常還假設(shè)金屬的潛在疲勞開(kāi)裂面垂直于最大主應(yīng)力方向。
圖2. 顯示平均應(yīng)變對(duì)金屬疲勞壽命影響的Haigh圖（左）和Wohler曲線（右）
橡膠材料與金屬材料有許多不同之處
1.在原子尺度上
At the atomic scale
橡膠由長(zhǎng)鏈分子組成，這些分子經(jīng)歷恒定的熱運(yùn)動(dòng)，同時(shí)以永久的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互連接。這種結(jié)構(gòu)允許發(fā)生大的彈性/可逆應(yīng)變。而金屬則完全不同，它們以單個(gè)原子的形式存在于有序的晶體中，偶爾會(huì)出現(xiàn)位錯(cuò)或晶格空位。
展開(kāi) 《Nature》金屬所：金屬疲勞領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展！
在變幅疲勞實(shí)驗(yàn)中, 具有不同孿晶片層和晶粒尺寸的兩類納米孿晶樣品隨塑性應(yīng)變幅階梯式遞進(jìn)增加時(shí)的循環(huán)響應(yīng)曲線(圖a和d)和隨塑性應(yīng)變幅階梯式遞進(jìn)減小時(shí)的循環(huán)響應(yīng)曲線(圖b和e)；圖c和f分別為兩類樣品在不同應(yīng)變幅時(shí)的滯后環(huán)。應(yīng)變幅恒定時(shí)，應(yīng)力和應(yīng)變具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，循環(huán)滯后環(huán)完全重合。
該結(jié)果表明經(jīng)過(guò)上萬(wàn)次循環(huán)加載變形之后，納米孿晶金屬的塑性變形是可逆的且沒(méi)有累積損傷，表現(xiàn)出一種獨(dú)特的與歷史無(wú)關(guān)的穩(wěn)定循環(huán)響應(yīng)特征。微觀結(jié)構(gòu)分析與大規(guī)模分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算模擬發(fā)現(xiàn)循環(huán)載荷作用下，納米孿晶結(jié)構(gòu)中僅有單滑移位錯(cuò)啟動(dòng)，并在納米尺度孿晶間形成大量超級(jí)穩(wěn)定、相互平行的高度關(guān)聯(lián)項(xiàng)鏈狀位錯(cuò)（圖2）。
圖2.分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算模擬疲勞試驗(yàn)過(guò)程中納米孿晶片層內(nèi)形成的高度關(guān)聯(lián)項(xiàng)鏈狀位錯(cuò)及穩(wěn)定孿晶界面。
這種關(guān)聯(lián)項(xiàng)鏈狀位錯(cuò)結(jié)構(gòu)往復(fù)可逆運(yùn)動(dòng)承擔(dān)塑性變形，但相互之間并無(wú)交互作用，既不破壞納米孿晶結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也不造成累積損傷。納米孿晶金屬與歷史無(wú)關(guān)的穩(wěn)定循環(huán)響應(yīng)特征與傳統(tǒng)單晶、粗晶和納米晶體金屬具有的結(jié)構(gòu)非穩(wěn)定化和嚴(yán)重?fù)p傷累積的循環(huán)變形行為截然不同。
該研究獲得科技部國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究等項(xiàng)目資助。
— END —
內(nèi)容轉(zhuǎn)自公眾號(hào)：材料科學(xué)與工程
展開(kāi) 
金屬材料疲勞強(qiáng)度的8大主要影響因素 附疲勞強(qiáng)度徐灝下載
在彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下，應(yīng)力的分布集中于表層，表面處理形成的殘余應(yīng)力和這種外加應(yīng)力疊加，使表面實(shí)際承受的應(yīng)力降低，同時(shí)，由于表層材料的強(qiáng)化，因而能有效地提高彎曲和扭轉(zhuǎn)條件下的疲勞強(qiáng)度。
和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學(xué)熱處理相反，如果零件在熱處理過(guò)程中脫碳，使表層的強(qiáng)度降低，則會(huì)使材料的疲勞強(qiáng)度大幅度降低。同樣，表面鍍層（如鍍Cr、Ni等）由于鍍層中的裂紋造成的缺口效應(yīng)、鍍層在基體金屬中引起的殘余拉應(yīng)力以及電鍍過(guò)程中氫氣的浸入導(dǎo)到氫脆等原因，使疲勞強(qiáng)度降低。
采用感應(yīng)淬火、表面火焰淬火以及低淬透性鋼的薄殼淬火，均可獲得一定深度的表面硬度化層，并在表層形成有利的殘余壓應(yīng)力，因而也是提高零件疲勞強(qiáng)度的有效方法。
表面滾壓和噴丸等處理，由于能在試樣表面形成一定深度的形變硬化層，同時(shí)使表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，因而也是提高疲勞強(qiáng)度的有效途徑。
下載地址：疲勞強(qiáng)度徐灝
展開(kāi) 書(shū)籍－－金屬疲勞斷裂理論
疲勞方面的書(shū)籍
金屬疲勞斷裂理論_0.part1.rar
金屬疲勞斷裂理論_0.part2.rar
金屬疲勞斷裂理論_0.part3.rar
金屬疲勞斷裂理論_0.part4.rar
金屬材料疲勞設(shè)計(jì)手冊(cè).pdf
不錯(cuò)的資料啊
金屬疲勞斷裂的特點(diǎn)
且沿一定的結(jié)晶學(xué)面生長(zhǎng)，形成疲勞裂紋的核心-疲勞源。然后，裂紋立即沿滑移帶與應(yīng)力成45°角向金屬內(nèi)部伸展。從金屬表面材料滑移到裂紋成核，稱為疲勞過(guò)程的第一階段。
(二)疲勞擴(kuò)展區(qū)
這一區(qū)域的形成是由疲勞源開(kāi)始的。在疲勞源區(qū)，裂紋伸展到一定長(zhǎng)度后，逐漸改變方向，最后與拉應(yīng)力成垂直。按非結(jié)晶學(xué)方式擴(kuò)展，即進(jìn)入裂紋擴(kuò)展的第二個(gè)階段。這一階段裂紋擴(kuò)展既有微觀擴(kuò)展階段，也有宏觀擴(kuò)展階段，它們的擴(kuò)展性質(zhì)一致，只存在著量的差別。
在裂紋的第二個(gè)階段擴(kuò)展中，又分為裂紋被包圍的彈性區(qū)內(nèi)擴(kuò)展和裂紋在塑性區(qū)內(nèi)擴(kuò)展。當(dāng)裂紋長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于裂紋頂端塑性尺寸時(shí)。對(duì)于承受低循環(huán)、高載荷、高裂紋擴(kuò)展速度的零構(gòu)件，屬于在塑性區(qū)內(nèi)的擴(kuò)展。裂紋在第二個(gè)階段的擴(kuò)展過(guò)程，是裂紋頂端附近金屬在剪應(yīng)力作用下，發(fā)生反復(fù)塑性變形過(guò)程。
(三)瞬時(shí)斷裂區(qū)
隨著疲勞裂紋的不斷擴(kuò)展，使零構(gòu)件承受應(yīng)力的有效面積越來(lái)越小。當(dāng)其一應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的最大應(yīng)力大于材料的疲勞極限時(shí)。便產(chǎn)生瞬間斷裂，形成了疲勞斷裂區(qū)。對(duì)于塑性材料，其斷口呈纖維狀，暗灰色；對(duì)于脆性材料，其斷口呈結(jié)晶狀。
金屬疲勞斷裂的特點(diǎn).pdf
展開(kāi) 書(shū)籍－－金屬材料的腐蝕疲勞
希望對(duì)朋友們有幫助啊
金屬材料的腐蝕疲勞.part1.rar
金屬材料的腐蝕疲勞.part2.rar
影響金屬材料疲勞強(qiáng)度的八大因素
和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學(xué)熱處理相反，如果零件在熱處理過(guò)程中脫碳，使表層的強(qiáng)度降低，則會(huì)使材料的疲勞強(qiáng)度大幅度降低。同樣，表面鍍層（如鍍Cr、Ni等）由于鍍層中的裂紋造成的缺口效應(yīng)、鍍層在基體金屬中引起的殘余拉應(yīng)力以及電鍍過(guò)程中氫氣的浸入導(dǎo)到氫脆等原因，使疲勞強(qiáng)度降低。
采用感應(yīng)淬火、表面火焰淬火以及低淬透性鋼的薄殼淬火，均可獲得一定深度的表面硬度化層，并在表層形成有利的殘余壓應(yīng)力，因而也是提高零件疲勞強(qiáng)度的有效方法。
表面滾壓和噴丸等處理，由于能在試樣表面形成一定深度的形變硬化層，同時(shí)使表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，因而也是提高疲勞強(qiáng)度的有效途徑。
展開(kāi) 金屬構(gòu)件應(yīng)用疲勞損傷力學(xué)_電子書(shū)
金屬構(gòu)件應(yīng)用疲勞損傷力學(xué)_電子書(shū) 2.rar
金屬構(gòu)件應(yīng)用疲勞損傷力學(xué)_電子書(shū) 1.rar
金屬材料疲勞強(qiáng)度的八大主要影響因素
和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學(xué)熱處理相反，如果零件在熱處理過(guò)程中脫碳，使表層的強(qiáng)度降低，則會(huì)使材料的疲勞強(qiáng)度大幅度降低。同樣，表面鍍層（如鍍Cr、Ni等）由于鍍層中的裂紋造成的缺口效應(yīng)、鍍層在基體金屬中引起的殘余拉應(yīng)力以及電鍍過(guò)程中氫氣的浸入導(dǎo)到氫脆等原因，使疲勞強(qiáng)度降低。
采用感應(yīng)淬火、表面火焰淬火以及低淬透性鋼的薄殼淬火，均可獲得一定深度的表面硬度化層，并在表層形成有利的殘余壓應(yīng)力，因而也是提高零件疲勞強(qiáng)度的有效方法。
表面滾壓和噴丸等處理，由于能在試樣表面形成一定深度的形變硬化層，同時(shí)使表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，因而也是提高疲勞強(qiáng)度的有效途徑。
展開(kāi) 混凝土/水泥/建材/金屬疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)
混凝土/水泥/建材/金屬疲勞試驗(yàn)機(jī)技術(shù)
參考附件資料，歐洲實(shí)驗(yàn)機(jī)技術(shù)資料
混凝土/水泥/建筑材料試驗(yàn)機(jī)系列產(chǎn)品
參考ＷＷＷ．ＲＵＭＵＬ．ＣＨ
ＷＷＷ．ＷＡＬＴＥＲＢＡＩ．ＣＯＭ
中國(guó)聯(lián)系人 ＬＯＸＯＦＯ＠ＹＡＨＯＯ．ＣＯＭ．ＣＮ
W B多功能動(dòng)態(tài)（疲勞）材料測(cè)試系統(tǒng) (LFV)
LFV系列液壓伺服試驗(yàn)機(jī)是一種通用型的、模塊式結(jié)構(gòu)的測(cè)試系統(tǒng)，可以用來(lái)和各種夾具、引伸計(jì)和不同的軟件以及各種附件進(jìn)行組合，以滿足用戶的特殊要求。LFV家族有超過(guò)20種測(cè)量范圍的產(chǎn)品，測(cè)量范圍從0.2 kN 到 2000 kN以滿足以下領(lǐng)域的各種試驗(yàn)、研究用途：
? 生物醫(yī)學(xué)和生物機(jī)械測(cè)試
? 復(fù)合材料測(cè)試
? 普通構(gòu)件的疲勞試驗(yàn)測(cè)試
? 土和瀝青測(cè)試
? 塑料測(cè)試
? 人造橡膠測(cè)試
? 木材和紙張測(cè)試
? 混凝土測(cè)試
? 材料性能測(cè)試
? 土、瀝青、巖石三軸測(cè)試
所有的LFV成員都同時(shí)具備靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試能力，可以進(jìn)行一下各種測(cè)試項(xiàng)目：
? 靜態(tài)拉伸、壓縮、彎曲和剪切試驗(yàn)
? 低頻疲勞試驗(yàn)
? 高頻疲勞試驗(yàn)
? 部件壽命試驗(yàn)
通過(guò)適當(dāng)?shù)呐渲茫€用來(lái)確定以下的各種不同材料測(cè)試目的：
? 拉伸和最終強(qiáng)度
? 蠕變和粘彈性性能
? 彈性模量測(cè)試
? 泊松比
? 疲勞特征
? 磨損特征
? 斷裂韌度和斷裂力學(xué)
增加圍壓控制系統(tǒng)，可以完成各種材料的三軸試驗(yàn)。
混凝土水泥管道試驗(yàn)機(jī).doc
展開(kāi) 金屬頂刊《Acta Mater》：增材制造高強(qiáng)鋁合金的疲勞與動(dòng)態(tài)時(shí)效！
圖7 LPBF制造的Al-5024合金凝固組織的單一熔池中的熱分布（a）模擬單熔池溫度場(chǎng)（b）模擬單熔池的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（c）模擬熔池中的熱歷史，顯示對(duì)已凝固層的熱效應(yīng)（d）模擬固液界面速度和溫度梯度的變化
圖8 LPBF制造的Al-5024合金的微觀結(jié)構(gòu)形成示意圖
圖9 LPBF制備的Al-5024合金在AB，HIP和OA2條件下的微觀結(jié)構(gòu)演變引起的動(dòng)態(tài)應(yīng)變硬化示意圖
*感謝論文作者團(tuán)隊(duì)對(duì)本文的大力支持。
金屬材料疲勞強(qiáng)度的八大主要影響因素
和滲碳、氮化以及碳氮共滲等化學(xué)熱處理相反，如果零件在熱處理過(guò)程中脫碳，使表層的強(qiáng)度降低，則會(huì)使材料的疲勞強(qiáng)度大幅度降低。同樣，表面鍍層（如鍍Cr、Ni等）由于鍍層中的裂紋造成的缺口效應(yīng)、鍍層在基體金屬中引起的殘余拉應(yīng)力以及電鍍過(guò)程中氫氣的浸入導(dǎo)到氫脆等原因，使疲勞強(qiáng)度降低。
采用感應(yīng)淬火、表面火焰淬火以及低淬透性鋼的薄殼淬火，均可獲得一定深度的表面硬度化層，并在表層形成有利的殘余壓應(yīng)力，因而也是提高零件疲勞強(qiáng)度的有效方法。
表面滾壓和噴丸等處理，由于能在試樣表面形成一定深度的形變硬化層，同時(shí)使表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，因而也是提高疲勞強(qiáng)度的有效途徑。
展開(kāi) 