疲劳分析流程简述
疲劳分析流程简述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）。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）：其中，E为材料的杨氏模量，µ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：或最大剪应力：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（rainflowcounting method）。2.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。得到一条应力-寿命曲线，即所谓的S-N曲线：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。3.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。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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