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疲劳分析流程简述

作者:管理员    发布于:2015-01-15 01:12:06    文字:【】【】【

   1. 试验获取应变、应力谱图

   通过试验或模拟确定应力集中区域,然后在在应力集中区域布置三个应变片。由于材料是各项同性,因此x、y方向不一定要是水平和竖直方向,但两者一定要垂直,第三个应变片一定要和前两个成45°角。三个应变片可分开(下图左),也可重叠在一起(下图右)。

疲劳分析流程简述

   根据测量得到的三个应变(εx, εy, εxy)和材料性能计算应力,可得两个主应力(假设只有弹性变形):

疲劳分析流程简述

其中,E为材料的杨氏模量,为泊松比。根据这两个主应力,可以计算出等效应力,以方便应用材料的疲劳数据,如米塞斯等效应力:

疲劳分析流程简述

或最大剪应力:

疲劳分析流程简述

   实际测量的是应变-时间谱图,应力-时间谱图可由上述公式计算。

最后,对应力(应变)-时间谱图进行分解统计,计算出不同应力循环下的次数,以便计算累积的损伤。最常用的是雨流计数法(rainflow counting method)。

   1. 获取材料数据

   如果载荷频率不高,可以根据国家标准做一组简单的疲劳测试,正弦应力,拉压或弯曲均可。

疲劳分析流程简述

    得到一条应力-寿命曲线,即所谓的S-N曲线:

疲劳分析流程简述

   如果载荷频率较高或温度变化较大,还要测量不同平均应力和不同温度下的S-N载荷,以便进行插值计算,因为此时平均应力对寿命有影响。也可以根据不同的经验公式(如Goodman准则,Gerber准则等),以及其他材料性能(如拉伸强度,破坏强度等),由普通的S-N曲线(即平均应力为0)来计算平均应力不为零时对应的疲劳寿命。

   如果出现塑性应变,累计损伤一般基于应变-寿命曲线(即E-N曲线),所以需要施加应变载荷。

   1. 损伤计算

   到目前为止,疲劳分析基本上是基于经验公式,还没有完全统一的理论。损伤累积的计算方法有很多种,最常用的是线性累计损伤(即Miner准则),但其结果不保守,计算得到的寿命偏高。

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   准确度比较高的累计准则是双线性准则,并且计算比“破坏曲线法”要容易,所以,是一个很好的折衷选择。


 
 
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