接觸疲勞壽命的案例
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 高強度汽車齒輪表面強化技術的研究現狀和發展趨勢（一）
研究表明表面粗糙度最低的C鋼輥具有較高的接觸疲勞壽命極限，有模擬加工直徑0.1 mm小孔的表面缺陷的C′鋼輥接觸疲勞壽命最低。
圖 12 最大赫茲應力與齒面疲勞壽命關系
3.2 齒輪噴丸強化
噴丸強化通過機械手段在齒輪表面產生壓縮變形，使表面產生形變改性層，從而使表面強度提高，是齒輪提高齒輪疲勞強度廣泛應用的方法。噴丸處理使齒面強化層內產生很大的塑性變形，齒面表層殘余奧氏體向馬氏體轉變，誘發轉變成的馬氏體有方向性，并沿滑移線平行成束排列，原始馬氏體的位錯密度增加，結構得到細化，噴丸使得齒輪的表面顯微硬度和齒面數十微米下的殘余壓應力提高，可大幅度提高汽車齒輪的彎曲疲勞強度極限和使用壽命。
噴丸處理使得齒輪表面完整性發生下列主要變化，即① 引入殘余壓應力場；② 形變細化組織結構；③ 表面硬度的變化；④ 表面粗糙度改變；其中①②③前 4種表層變化，均可改善齒輪的疲勞壽命，而噴丸帶來的表面粗糙度增加則可能降低材料疲勞性能，對齒輪的噪聲產生惡化，不利于汽車的振動噪聲特性。通過控制噴丸強度、丸粒直徑等工藝參數、采取復合噴丸來改善噴丸對齒輪表面完整性的影響。齒輪噴丸強化表面完整性的控制關鍵則主要體現在對齒面殘余應力分布狀態與表面粗糙度的控制，避免出現“欠噴”和“過噴”兩種不當的噴丸強化。
3.2.1 強力噴丸
日本在汽車齒輪抗彎曲疲勞強度表面強化技術研究方面，研究開發了多種形式的齒輪表面噴丸強化處理技術。如圖13所示，為齒輪表面噴丸強化示意圖。
圖 13 齒輪表面噴丸強化示意圖
日本馬自達汽車公司首先研究開發了高壓噴嘴形齒輪表面強力噴丸處理技術[7]。
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
1.4.1 疲勞分析流程
為了預測運動線纜的疲勞壽命，首先需要獲取其應力分布，并結合預測疲勞壽命所需的循環特性、應力幅度以及材料的疲勞特性曲線(即疲勞強度-壽命曲線),本文采用 Fe-safe 疲勞分析軟件來預測運動線纜的疲勞壽命[91]。其中包括 Input 模塊(導入有限元分析結果)、Materials 模塊(定義材料的疲勞性能)、Loading 模塊(導入載荷歷史或載荷譜)、Analysis 模塊(執行
計算)、Results Display 模塊(疲勞壽命、損傷累積及安全因子的可視化顯示)以及 Critical Location Identification 模塊(識別疲勞熱點區域)。按照各個模塊之間的數據流連接，如圖 5-6 所示，為 Fe-safe 軟件搭建的疲勞分析流程。
圖5-6 疲勞分析流程搭建
1.4.2 疲勞分析內容
對運動線纜進行壽命分析時，這三個模塊分別對應著構件有限元分析結果，定義材料的疲勞性能以及導入載荷歷史或載荷譜。
(1)構件應力計算
當驅動機構運行時，運動線纜隨著機構的旋轉不斷彎曲和拉伸。這一過程中，每次轉動都會使線纜經歷一次彎曲應力和拉伸應力的循環變化，類似于齒輪傳動中的接觸應力循環。隨著時間的推移，線纜的每個部分都會經歷多次應力應變循環。此外，由于線纜通常布置在有限的空間內，其彎曲半徑受限，導致局部應力較高，進一步加劇疲勞損傷。尤其是在驅動機構長時間運作、載荷變化較大的情況下，線纜的疲勞壽命可能會大幅縮短，最終導致斷裂或失效，影響驅動機構的正常運行。本文通過第四章有限元軟件分析獲取了運動線纜的多種工況的最大應力值和危險區域。
展開 
【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 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
采用Marc進行橡膠件疲勞壽命分析
橡膠體疲勞計算案例
以汽車襯套為例，首先在現有的橡膠材料模型參數的參數基礎上，需增加用于彈性體疲勞計算的參數，如下圖所示：
其中，系數A和N分別對應Woehler公式里面的A和n。
其次，定義橡膠襯套的載荷計算工況。在該案例中，我們定義襯套沿徑向進行0.5mm的正弦振動。載荷加載形式為正弦波，在一個正則時間步內完成。
同時在結果輸出中，需要將對數應變輸出，以用于后續的疲勞壽命計算。計算結果如下圖所示。可以看到，最大對數主應變發生在橡膠襯套和套筒接觸區域，以及在襯套邊緣接觸區域。
在此基礎上，新增一個用于疲勞計算的分析任務，用于疲勞壽命計算。其計算設定參數如下圖所示。其中，載荷類型采用變幅載荷，載荷歷程計算方法采用重復計數法則以保證半周期的載荷也被考慮進去。選定前一步計算好的結果文件，并定義好應變壽命計算的增量步范疇，該分析取第一步到最后一步的應變進行疲勞壽命計算。
疲勞計算結果如下圖所示，可以看到其損傷最大的位置在橡膠特征倒角處，最大損傷值為6.28e-5。這與前面計算的最大對數應變的位置相對應。
小結
采用Marc軟件，可以很方便的在計算完強度的基礎上，進行橡膠件疲勞壽命的計算。從而幫助客戶快速預測橡膠件的疲勞壽命，提升產品開發效率。
展開 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。
20071109052856.jpg
fesafe做疲勞壽命分析
如何在fesafe中設置R＝0.1，頻率為100Hz的載荷信息
汽車前軸疲勞壽命研究
在表面質量和內在組織性能等基本不變的情況下，通過對其薄弱點結構進行優化改進，結合受力分析和試驗驗證，以發現提升前軸疲勞壽命的其他方法和手段。
背景概況
汽車前軸作為整車最重要的鍛件之一，承受著較大載荷，使用環境和工況復雜。前軸在汽車行駛中承受著交變應力、力矩及變形力的作用，如果前軸的疲勞性能達不到標準，將有可能造成嚴重后果，帶來巨大損失，所以前軸的疲勞性能已成為評價鍛件質量的主要指標。
某前軸在臺架疲勞試驗中，發現前軸座板背部出現早期斷裂現象。常規研究前軸疲勞失效的方法主要是對失效前軸進行理化檢測，探究表面質量、內部微觀組織以及力學性能等對前軸疲勞性能的影響，進而通過調整和優化工藝來提高前軸疲勞壽命。
本文則是從另外一個角度進行疲勞強度分析驗證和探究，以期發現提高前軸疲勞壽命的其他方法和手段。
某型前軸臺架疲勞壽命試驗
按照國家QC/T 483-1999《汽車前軸疲勞壽命極限》和QC/T 513-1999《汽車前軸臺架疲勞壽命試驗方法》，在疲勞試驗臺架上對開發的前軸進行臺架疲勞試驗，在前軸的兩端安裝轉向節，并在兩側輪距位置設置固定塊。按照《汽車前軸臺架疲勞壽命試驗方法》對前軸進行加載，垂直載荷為交變載荷，其范圍為9.8×103～6.86×104kg，試驗頻率為5Hz，垂直載荷作用于前軸座板處，試驗臺架如圖1所示。
臺架試驗的前軸材料為40Cr，樣品為3件，試驗結果是分別在30萬次、36萬次、20萬次的循環載荷時，前軸座板背部和工字筋處斷裂（圖2）。采用理化分析方法對該前軸進行失效分析，結果表明前軸的化學成分、金相組織、硬度均符合技術要求，工件的表面質量總體尚可，無明顯鍛造缺陷。現采用有限元的方法對前軸進行結構受力分析。
展開 
MSC一體化疲勞壽命預測系統
為何需要疲勞分析？
-機械零部件80-90%的失效形式是疲勞；
-應力分析只是結構壽命和可靠性分析的一部分，而不是全部。評定結構壽命和提高產品的可靠性需要分析疲勞失效；
-在設計早期減少原型制作，降低開發成本；
-在設計階段估計產品壽命，加快產品投放市場時間；
-采用系統化方法評估產品壽命，增強耐久性，質量和性能。提高產品的市場競爭力。
MSC.Fatigue
一體化疲勞壽命預測系統
在產品設計階段使用MSC Fatigue，可在設計制造過程之前進行疲勞分析，并為集成的壽命管理創造一個MCAE環境，真實地預測產品的壽命，極大地降低生產原型機和進行疲勞壽命測試所帶來的巨額開銷。
MSC.Fatigue已經使世界眾多的知名公司和企業從中獲得巨大的經濟效益，涉及從空間站、飛機發動機到汽車、鐵路，從空調、洗衣機等家電產品到電子通訊系統，從艦船到石油化工，從內燃機、核能、電站設備到通用機械制造等各個領域。早期疲勞分析可提高產品的可靠性，增強客戶對產品性能的信心，同時也可減少售后保修維護等費用，避免產品招回等難以預計的嚴重后果。
MSC.Fatigue功能
全壽命分析 (S-N)
全壽命法，即通常所說的應力～壽命法或S-N方法，該方法并不嚴格區分裂紋產生和裂紋擴展，而是給出結構發生突然失效前的全壽命估計。
特色：雨流循環計數；名義應力修正；焊接結構；統計置信參數；Palmgren-Miner 線性損傷；用戶自定義循環；材料和部件的 S-N；表面條件；安全系數分析；多軸狀態指示。
展開 汽車高壓線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
為了量化估計汽車線束的疲勞壽命，則需設計量化的加速試驗方案，如前所述，重點考慮汽車線束的接插件和電線的失效，其對應的失效機理分別為腐蝕磨損、材料疲勞和材料老化，根據各失效機理分別建立對應的失效物理模型。
1）腐蝕磨損：采用粘著磨損模型
[
（1）式中：Q—接觸表面的黏著磨損量，cm3；
W—接觸面法向載荷，N；
σy—兩磨損面中較軟材料的屈服極限，Pa；
K—黏著磨損系數，cm/（N·m）；
L—磨損滑動的距離（m）、與移動速度v（m/s）和時間t（s）有關，L=vt。
2）材料疲勞：S-N曲線[4]lg（S）=A+Blg（N） （2）
式中：A、B—材料參數；S—應力；
N—疲勞壽命（循環次數）。
3）材料老化：Arrhenius公式
[5] （3）式中：k—速率常數；R—摩爾氣體常量8.31 J/（mol·K）；T—熱力學溫度（K）；Ea—表觀活化能（J/mol）；A—指前因子（也稱頻率因子）。
主要針對電線的材料疲勞和材料老化失效機理量化設計加速方案。加速試驗方案主要通過失效物理模型得出如下四個方面信息：
①加速（失效）模型
②加速模型中的應力載荷因素
③可施加應力載荷的參考條件
④加速試驗量化參數的估計
關于加速模型即選取上述的失效物理模型，分別為材料疲勞的S-N曲線和材料老化的Arrhenius公式。加速模型中的應力載荷因素是造成產品失效的根本原因，線束疲勞主要考慮線束長期進行彎折耐久運動產生的疲勞累計損傷，因此，線束疲勞的應力因素應為對線束造成疲勞累計的各影響因素之和。
展開 汽車高壓線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
為了量化估計汽車線束的疲勞壽命，則需設計量化的加速試驗方案，如前所述，重點考慮汽車線束的接插件和電線的失效，其對應的失效機理分別為腐蝕磨損、材料疲勞和材料老化，根據各失效機理分別建立對應的失效物理模型。
1）腐蝕磨損：采用粘著磨損模型
[
（1）式中：Q—接觸表面的黏著磨損量，cm3；
W—接觸面法向載荷，N；
σy—兩磨損面中較軟材料的屈服極限，Pa；
K—黏著磨損系數，cm/（N·m）；
L—磨損滑動的距離（m）、與移動速度v（m/s）和時間t（s）有關，L=vt。
2）材料疲勞：S-N曲線[4]lg（S）=A+Blg（N） （2）
式中：A、B—材料參數；S—應力；
N—疲勞壽命（循環次數）。
3）材料老化：Arrhenius公式
[5] （3）式中：k—速率常數；R—摩爾氣體常量8.31 J/（mol·K）；T—熱力學溫度（K）；Ea—表觀活化能（J/mol）；A—指前因子（也稱頻率因子）。
主要針對電線的材料疲勞和材料老化失效機理量化設計加速方案。加速試驗方案主要通過失效物理模型得出如下四個方面信息：
①加速（失效）模型
②加速模型中的應力載荷因素
③可施加應力載荷的參考條件
④加速試驗量化參數的估計
關于加速模型即選取上述的失效物理模型，分別為材料疲勞的S-N曲線和材料老化的Arrhenius公式。加速模型中的應力載荷因素是造成產品失效的根本原因，線束疲勞主要考慮線束長期進行彎折耐久運動產生的疲勞累計損傷，因此，線束疲勞的應力因素應為對線束造成疲勞累計的各影響因素之和。
展開 載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算
載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算.part2.rar
載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算.part1.rar
