关于疲劳问题的有限元分析清单
疲劳破坏的原因及分类原因：
· 应力波动引起的机械疲劳;
· 循环载荷同高温联合作用引起的蠕变疲劳;
· 循环受载部件的温度变动引起的热机械疲劳;
· 零件之间的滑动和滚动接触相结合产生的接触疲劳。
分类：
· 高周疲劳 (high circle fatigue)：循环次数≥104周次
· 低周疲劳 (low circle fatigue) ：循环次数≤104周次
疲劳有限元分析步骤
1、通过静力学方法分析对象的应力分布;将计算的结果导入到fatigue分析模块;
2、定义疲劳分析的应力/应变的类型(一般选择Max. Abs. Principal，即主应力/应变绝对值的最大值)，对应了S-N曲线中的应力S或者E-N曲线中的应变。
3、输入载荷信息，即将第1步的计算结果导入，定义一个周期时间内的动载荷。
4、输入材料的S-N或者E-N曲线。
5、定义被分析对象表面粗糙度 (surface finish)
· No finish 不处理(即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响)
· Polished 抛光
· Ground 磨削
· Good machined 好的切削表面
· Ave machined 一般的切削表面
· Poor machined 差的切削表面
· Hot rolled 热轧表面
· Forged 锻造表面
· Cast 铸造表面
· water corroded 水腐蚀表面
· seawater corroded 海水腐蚀表面
6、定义被分析对象表面处理方法(surfacetreatment)：
· No treatment 没有表面处理(即不考虑表面处理方式对裂纹扩展的影响)
· Nitride 渗氮处理
· Cold rolled 冷轧处理
· Shot peened 喷丸处理
7、Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。
8、结果输出
疲劳有限元分析步骤
应力-寿命曲线 (S-N曲线)
S-N曲线的横坐标为循环次数N (number)，纵坐标为单轴应力S(stress)，所以S-N曲线称为应力-寿命曲线。
试验方法为：
· 给试件施加单向载荷，使试件内部产生有规律的循环载荷(如正弦);
· 当试件失效时，记录载荷的循环次数N;
· 从大到小改变S值，得到不同的N值，对数据进行概率统计分析后即可建立S-N曲线。
应力-寿命曲线(S-N曲线)
应变-寿命曲线(E-N曲线)
E-N曲线的横坐标为循环次数N (number)，纵坐标为应变E (strain)。所以E-N曲线也称为应变-寿命曲线。
E-N曲线的纵坐标也可以是“剩余强度”，所谓剩余强度 (residual strength) 指含裂纹材料的静承载能力。
试验方法为：与S-N曲线相比，E-N曲线试验时测量的是应变或剩余强度。
应变-寿命曲线(E-N曲线)
高周疲劳的分析方法
假设零件只发生弹性变形，所以零件的应力幅值不大。高周疲劳可以使用S-N曲线，也可以使用E-N曲线。可以考虑裂纹导致的疲劳，也可以不考虑。
作为较简单的分析，发生高周疲劳的零件寿命一般很长或者有无限寿命，所以高周疲劳分析也称为全寿命分析。
低周疲劳的分析方法
在循环次数较少(低周)的情况下如果会产生疲劳破坏，一般零件受到的应力较大。低周疲劳使用E-N曲线，一般不使用S-N曲线，因为在低周疲劳时应力-应变不是线性的，即通过线性关系由应力推导出的应变是不准确的。
必须考虑裂纹对疲劳的影响，所以低周疲劳分析也称为初始裂纹法 (Crack Initiation )。
分析方法有：
· S-W-T
· Morrow
· None
需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection)：
· Neuber
· Mertens-Dittman
· Seeger-Beste
来源：CAE技术联盟公众号(ID：caejslm)
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