結構疲勞的案例
疲勞分析基礎知識資料--結構疲勞壽命分析
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為結構改進設計、規范操作及限定結構使用環境提供參考依據。
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焊接結構疲勞強度理論-電子教程
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展開 《結構疲勞壽命分析》——姚衛星著
上傳一本書吧，《結構疲勞壽命分析》——姚衛星著，很不錯的一本書。
結構的疲勞破壞是其主要失效形式，因此結構的疲勞強度和疲勞壽命是其強度和可靠性研究的主要內容之一。本書系統地闡述了結構疲勞壽命分析的基本原理、方法和過程。內容包括影響結構疲勞壽命的主要因素、結構材料的疲勞行為及其描述、疲勞累積損傷理論、估算結構疲勞壽命的名義應力法、局部應力應變法和應力場強法，以及結構疲勞可靠性分析。本書的特點是圍繞結構疲勞壽命估算，系統地介紹了所需的材料性能、估算原理、估算方法和估算步驟，并給出了一些算例和實例。 本書可供從事結構設計和結構強度研究的人員參考，也可作為碩士研究生教材。
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焊接結構抗疲勞設計過程中的認識誤區
焊接結構抗疲勞設計過程中的認識誤區
從結構制造特點的角度看，由于焊接結構具有連接性好、重量輕、易于加工、便于采用自動化生產等優點，在長期承受靜態或動態載荷的復雜裝備領域得到廣泛應用，特別是焊接工藝技術的不斷推陳出新，更是顯著地提升了焊接結構在這些產品中的應用地位。但是焊接結構還有不足的一面，即：承受動載荷的焊接接頭，由于其幾何不連續性而導致應力集中，因而焊接結構成了產品結構可靠性的薄弱環節之一。
面對焊接結構疲勞失效的問題，多少年來包括軌道車輛在內的各個制造行業一直在努力治理，并取得了一定進展，確保了焊接結構的服役安全，但目前依然存在一些認識上的誤區，如果我們能夠從這些這些認識誤區中盡快地走出來，效果將可能更加顯著。
誤區一：將金屬材料抗疲勞強度設計的理論與方法不加區分地用于焊接結構
該認識誤區是理論層面的。以原鐵道部1996年頒布的《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》(TB/T 1335—1996)標準為例，在這個標準的“車輛主要零部件疲勞強度評估方法”一節中，首先指出：“本方法是鐵道車輛主要承載零部件或構件的疲勞分析指南，適用于各型鐵道車輛主要承載零部件的疲勞評估”，可見該標準的內容并不區分被評估的對象是否為焊接結構。在該書的后面也將提到，焊接結構抗疲勞設計的理論與方法與金屬材料疲勞強度設計的理論與方法的不同，其原因是它們的疲勞破壞機理是有明顯區別的，因此二者不可互相替代。在定義疲勞壽命時，該標準認為疲勞壽命是“構件疲勞裂紋萌生壽命與裂紋擴展壽命之和”，然而在焊接結構的疲勞開裂過程中裂紋萌生對疲勞壽命的貢獻是可以忽略的。
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機車車輛結構疲勞壽命預測方法的研究
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焊接結構疲勞失效的原因
焊接結構疲勞失效的原因主要有以下幾個方面：①客觀上講，焊接接頭的靜載承受能力一般并不低于母材；而承受交變動載荷時，其承受能力卻遠低于母材，而且與焊接接頭類型和焊接結構形式有密切的關系。這是引起一些結構因焊接接頭的疲勞而過早失效的一個主要的因素；②早期的焊接結構設計以靜載強度設計為主，沒有考慮抗疲勞設計，或者是焊接結構疲勞設計規范并不完善，以至于出現了許多現在看來設計不合理的焊接接頭；③工程設計技術人員對焊接結構抗疲勞性能的特點了解不夠，所設計的焊接結構往往照搬其它金屬結構的疲勞設計準則與結構形式；④焊接結構日益廣泛，而在設計和制造過程中人為盲目追求結構的低成本、輕量化，導致焊接結構的設計載荷越來越大；⑤焊接結構有往高速重載方向發展的趨勢，對焊接結構承受動載能力的要求越來越高，而對焊接結構疲勞強度方面的科研水平相對滯后。
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（三）裝配效應的影響
使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
（四）使用環境的影響
1.腐蝕疲勞
金屬受到腐蝕，將產生“腐蝕疲勞”，使疲勞強度降低，因為腐蝕使金屬表面產生無數的小應力集中點，促使疲勞裂紋的形成。
2.擦傷疲勞
當兩個相互接觸的固體表面具有微小的相對運動時，表面會受到損傷，這就會引起“擦傷疲勞”（或稱“擦傷腐蝕”）。
3.高溫疲勞和低溫疲勞
溫度對結構的疲勞強度也有影響。
4.熱疲勞
構件在交變的熱應力作用下引起的破壞稱為“熱疲勞”。這種熱應力主要來自兩方面，①由溫度分布不均所引起的；②限制金屬自由膨脹或收縮所引起的。熱疲勞破壞常常表現為金屬表面細微裂紋網絡的形成，叫做“龜裂”。
5.聲疲勞
在聲環境下工作的構件，因為受到噪音的激勵而產生振動，由這種強迫振動引起的破壞，稱為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
五、提高飛機結構疲勞強度的措施
目前飛機設計制造，在結構布局、材料選擇和工藝方法等方面，都采取了許多措施來提高飛機結構疲勞強度。這里僅就與使用維護有關的方面作一介紹。
（一）減緩局部應力
由于應力集中是影響疲勞強度的主要因素。因此，減緩局部應力是提高構件疲勞強度的一項重要措施。在維護使用中減緩局部應力的方法，主要是增大圓角半徑和打止裂孔。
1.增大圓角半徑
減緩局部應力的一般原則是：防止截面有急劇的變化，當這種變化不可避免時，應保證這種變化有足夠的圓角半徑。
殲6飛機前起落架輪叉在接耳根部易產生裂紋，就是由于接耳根部的圓角半徑過小（只有），且接耳根部外緣的圓弧過渡區過小或根本未加工出來，形成尖角造成的。針對這一情況，部隊采用了銼修和打磨的方法，工廠將接耳根部圓角半徑加大到并使根部外緣有一定寬度的圓弧過渡面（圖），從而排除了這一故障。
展開 機械結構疲勞分析方法及應用
在某點或某些點承受擾動應力，并且在足夠多的循環擾動作用之后形成裂紋或完全斷裂的材料中發生的局部的、永久結構變化的發展過程，稱為疲勞。所以，可以確定對結構進行疲勞設計的兩個必要條件：擾動應力、足夠多的循環。如果，不具備這兩個條件，設計過程中就沒有必要考慮結構的疲勞問題。
目前，對結構進行疲勞分析主要有兩種途徑：
利用有限元分析軟件直接對結構進行疲勞分析，最終求得結構的疲勞壽命；
根據不同的疲勞工況，利用有限元軟件分析計算出結構應力的變化，然后將其與利用規范計算出的許用疲勞應力相比較，看是否滿足要求。
對于前者，最為關鍵的是定義輸入載荷譜或應力譜，而當結構的工況相對較為復雜時，載荷譜或應力譜的定義過程就相當于后者的前期處理過程；同時，客戶一般會在協議中指定結構設計計算時必須參考的標準規范，所以為了更好地滿足客戶的需求，建議結構疲勞計算時采用后者的方法。
根據標準規范對結構進行疲勞分析時，一般包括以下五個方面：
1
疲勞載荷的確定
結構所承受的載荷可以分為三種：
基本載荷，主要指設備在正常工作情況下通常出現的載荷（如結構自重、物料載荷、永久性動載等）；
附加載荷，主要指設備運行或停止時可能斷續出現的載荷（如設備工作風載、摩擦阻力、運行阻力、非永久性動載等）；
特殊載荷，是指在設備工作和非工作狀態時不應產生，但又無法避免的載荷（如非工作風載、結構碰撞、地震載荷等）。
疲勞計算時只需考慮基本載荷，而且對于物料載荷或其它的基本載荷，有的標準規范中還規定了疲勞計算時載荷的縮小系數。
展開 飛機結構疲勞強度與斷裂分析
如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現疲勞裂紋。
（二）表面加工質量的影響
大量的破壞事例也證明：表面加工質量不高，也是影響飛機結構疲勞強度的重要因素。
（三）裝配效應的影響
使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
（四）使用環境的影響
1.腐蝕疲勞
金屬受到腐蝕，將產生“腐蝕疲勞”，使疲勞強度降低，因為腐蝕使金屬表面產生無數的小應力集中點，促使疲勞裂紋的形成。
2.擦傷疲勞
當兩個相互接觸的固體表面具有微小的相對運動時，表面會受到損傷，這就會引起“擦傷疲勞”（或稱“擦傷腐蝕”）。
3.高溫疲勞和低溫疲勞
溫度對結構的疲勞強度也有影響。
4.熱疲勞
構件在交變的熱應力作用下引起的破壞稱為“熱疲勞”。這種熱應力主要來自兩方面，①由溫度分布不均所引起的；②限制金屬自由膨脹或收縮所引起的。熱疲勞破壞常常表現為金屬表面細微裂紋網絡的形成，叫做“龜裂”。
5.聲疲勞
在聲環境下工作的構件，因為受到噪音的激勵而產生振動，由這種強迫振動引起的破壞，稱為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
五、提高飛機結構疲勞強度的措施
目前飛機設計制造，在結構布局、材料選擇和工藝方法等方面，都采取了許多措施來提高飛機結構疲勞強度。這里僅就與使用維護有關的方面作一介紹。
（一）減緩局部應力
由于應力集中是影響疲勞強度的主要因素。因此，減緩局部應力是提高構件疲勞強度的一項重要措施。在維護使用中減緩局部應力的方法，主要是增大圓角半徑和打止裂孔。
展開 干貨 | 飛機結構疲勞強度的影響因素及改進（附設計手冊下載）
圖7 σ-N曲線的三個范圍
圖8 損傷尺寸與載荷循環數的關系
四、影響飛機結構疲勞強度的因素
根據部隊和工廠維修實踐，影響飛機結構疲勞強度的因素主要有以下四個方面：
(一)、應力集中的影響
大量破壞事例證明：應力集中是影響飛機結構疲勞強度的主要因素，疲勞源總是出現在應力集中的部位。如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現疲勞裂紋。
(二)、表面加工質量的影響
大量的破壞事例也證明：表面加工質量不高，也是影響飛機結構疲勞強度的重要因素。
(三)、裝配效應的影響
使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
(四)、使用環境的影響
1. 腐蝕疲勞
金屬受到腐蝕，將產生“腐蝕疲勞”，使疲勞強度降低，因為腐蝕使金屬表面產生無數的小應力集中點，促使疲勞裂紋的形成。
2. 擦傷疲勞
當兩個相互接觸的固體表面具有微小的相對運動時，表面會受到損傷，這就會引起“擦傷疲勞”(或稱“擦傷腐蝕”)。
3. 高溫疲勞和低溫疲勞
溫度對結構的疲勞強度也有影響。
4. 熱疲勞
構件在交變的熱應力作用下引起的破壞稱為“熱疲勞”。這種熱應力主要來自兩方面，①由溫度分布不均所引起的;②限制金屬自由膨脹或收縮所引起的。熱疲勞破壞常常表現為金屬表面細微裂紋網絡的形成，叫做“龜裂”。
5. 聲疲勞
在聲環境下工作的構件，因為受到噪音的激勵而產生振動，由這種強迫振動引起的破壞，稱為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
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飛機結構疲勞強度分析
在以上幾種疲勞載荷中，對殲擊機影響最大的是機動載荷、著陸撞擊載荷和地面滑行載荷。
6、根據部隊和工廠維修實踐，影響飛機結構疲勞強度的因素主要有以下四個方面：
1）應力集中的影響：大量破壞事例證明：應力集中是影響飛機結構疲勞強度的主要因素，疲勞源總是出現在應力集中的部位。如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現疲勞裂紋。
2）表面加工質量的影響：大量的破壞事例也證明：表面加工質量不高，也是影響飛機結構疲勞強度的重要因素。
3）裝配效應的影響：使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
4）使用環境的影響
1腐蝕疲勞：金屬受到腐蝕，將產生“腐蝕疲勞”，使疲勞強度降低，因為腐蝕使金屬表面產生無數的小應力集中點，促使疲勞裂紋的形成。
2擦傷疲勞：當兩個相互接觸的固體表面具有微小的相對運動時，表面會受到損傷，這就會引起“擦傷疲勞”（或稱“擦傷腐蝕”）。
3高溫疲勞和低溫疲勞：溫度對結構的疲勞強度也有影響。
4熱疲勞：構件在交變的熱應力作用下引起的破壞稱為“熱疲勞”。這種熱應力主要來自兩方面，①由溫度分布不均所引起的；②限制金屬自由膨脹或收縮所引起的。熱疲勞破壞常常表現為金屬表面細微裂紋網絡的形成，叫做“龜裂”。
5聲疲勞：在聲環境下工作的構件，因為受到噪音的激勵而產生振動，由這種強迫振動引起的破壞，稱為“聲疲勞”或“噪音疲勞”。
轉自CAE技術聯盟微信平臺
展開 行業應用方案 | 結構耐久性（疲勞）分析
一、航空航天
熱-機疲勞
高強螺栓疲勞
振動疲勞
載荷譜編制
蠕變疲勞
二、能源
風電齒輪箱疲勞
風電輪轂疲勞
鉆探設備疲勞
海洋平臺疲勞分析
儲液容器疲勞分析
三、醫療
醫療檢測設備疲勞設計
人工關節磨損及疲勞
心臟起搏裝置疲勞
四、電子產品
可穿戴設備
大功率電器電源模塊超高周疲勞
五、重型機械
機構疲勞
鉆頭磨損
特殊工程車輛壽命設計
吊裝結構疲勞
六、汽車
底盤結構疲勞
焊點焊縫疲勞
粘接結構疲勞
輪轂疲勞
排氣歧管熱-機耦合疲勞
電池包振動疲勞
三電系統結構疲勞
旋轉機構磨損分析
展開 直播預告 | Digimat連續纖維增強復合材料與結構疲勞分析
精彩直播預告
連續纖維增強復合材料（CFRP）憑借高比強、高比模、良好的工藝性與耐久性，成為輕量化結構設計的核心材料體系，在航空航天、船舶、風機等領域得到廣泛應用。然而，受制于通用 CAE 軟件的能力局限，CFRP 結構至今缺乏成熟的疲勞分析方法，使得其疲勞耐久性評估過度依賴實驗驗證，難以實現高效仿真評估。雖然CFRP材料體系由于疲勞限較高，在部分場景下可通過 “靜強度覆蓋疲勞” 等工程經驗進行疲勞強度評估，但實際應用中的三向應力、應力比差異等復雜工況，使得這種傳統方法存在潛在風險。
在此背景下，Digimat 作為專業的復合材料多尺度分析平臺，通過整合多尺度材料 & 逆向建模、材料數據庫、工藝結果映射及結構多尺度耦合分析、A- &B - 許用值虛擬計算等功能，為復合材料結構的精確分析與優化提供了完善解決方案。針對 CFRP 結構的疲勞難題，Digimat 專門開發了多尺度疲勞模型，該模型可與通用 CAE 軟件深度結合，構建起 CFRP 結構疲勞分析的完整流程。
本期海克斯康直播講堂請到了復合材料仿真專家龔老師，在直播間中龔老師將圍繞著CFRP材料體系的疲勞問題，著重介紹基于Digimat的CFRP結構疲勞分析解決方案。敬請關注！
4月17日 14:00
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直播內容聚焦
? Digimat全新分析框架&UI
? Digimat多尺度耦合分析的整體框架&流程
? Digimat CFRP結構疲勞分析方案介紹
龔慧靈
海克斯康復合材料仿真專家
畢業于西北工業大學復合材料專業。負責Digimat大中華區的技術支持，在航空復合材料結構、汽車輕量化結構分析領域工程經驗豐富。
展開 【8月10-12日 西安 斯姆勒】ANSYS工程結構振動及疲勞壽命預測專題培訓
【8月10-12日 西安 斯姆勒】ANSYS工程結構振動及疲勞壽命預測專題培訓
技術鄰公告 6月6日1444
各企事業單位：
振動是大多數工程結構的作業環境，設計不當，會引起結構共振、動強度失效以及發生疲勞破壞等一系列問題。本課程基于ANSYS WORKBENCH平臺，全面系統地講解工程結構動力學計算的原理、不同動力學計算模塊的適用條件及設置方法和技巧、振動結構疲勞壽命預測、焊縫疲勞壽命預測等分析方法和常見工程熱點和難點問題的處理措施，基于理論聯系實際的培訓思想，通過實例強化軟件的使用幫助設計人員解決具體的振動力學和結構疲勞壽命預測問題。斯姆勒數值仿真技術研究院特舉辦“ANSYS工程結構振動及疲勞壽命預測專題培訓”工程高級專題培訓，具體內容如下：
一、培訓目標
（一）、理解振動力學和疲勞壽命計算的原理；
（二）、掌握結構動力學分析的技巧和適用條件；
（三）、掌握結構動力學參數測量實驗方法和數字信號處理技巧；
（四）、掌握振動結構疲勞壽命預測分析方法；
（五）、培養獨立結構的動力學分析能力。
二、主講專家
寧老師：力學博士，畢業于西安交通大學航空航天學院。擁有豐富的科研及工程技術經驗，長期從事有限元領域應用研究，具有資深的技術底蘊和專業背景。擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、線性/非線性后屈曲分析，損傷斷裂力學分析，復合材料分析、壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
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