希望能多有一些关于疲劳理论在工程中应用的讨论

jinpingzhu

希望大家多分享如果进行结构的疲劳设计的理念与方法，不仅仅在讨论有限元里面怎么用。
- R3 b# u0 b& u& F4 {疲劳破坏非常常见，很多结构的破坏并不是强度问题，而是疲劳问题，而设计中疲劳寿命的预测也是非常困难的，因为疲劳的影响因素太多了，而且具有局部敏感性。

pxhw

呵呵，说的很对呀！

ousyoubu

同意楼主观点，到目前为止疲劳寿命的预测仍然属于国际难题。从理论上做到半定量预测难，做到定量预测几乎没有任何依据。因为关于疲劳寿命的预测要涉及甚至多到几十个的影响因素，而且有些因素是制造工艺中带来的偶然因素。

所以，解决重要的部件或者结构疲劳问题的通常方法是：对材料进行疲劳试验研究，进行结构强度分析乃至应力分析，对典型或重要的制造工艺过程环节对疲劳强度的影响进行试验研究，进行样品试制，进行整机疲劳试验研究。通过后，即正式投产。但这么多的步骤多为国外采用进行。像楼主所言，国内大多数只进行有限元分析，所以结果很难作为真正的疲劳凭据。但现实的作用是，可以填补产品开发中疲劳设计的“空白”——否则无法投产。
% q0 }* L2 w1 ], X+ c! l4 m. s
; k( R! |- _& t$ ^+ g# @9 Y 但总不能对所有的产品总是在样品制造出来之后才进行疲劳寿命的试验分析吧？能够得到一个可以作为参考依据的疲劳寿命的评价方法是：对关键零部件进行疲劳试验获得S-N曲线，再设法获得与其相近的工作动应力谱，然后利用损伤累计理论（Miner理论）进行寿命估算。
+ i( q9 R8 p4 }: b 但进行评价时，必须对疲劳寿命的影响因素熟悉，从而能够排除次要的、抓住主要的影响因素才能够使结果比较合理。
最近几年，据说在国外新近出现了预测焊接结构疲劳寿命的计算方法，但实质上是基于大量疲劳试验结果的统计方法。
总之，准确预测疲劳寿命目前仍然是一项十分困难的事情。关于金属及其部件和结构疲劳的研究已有150多年的历史，但至今始终没有出现哪一个能够比较准确评价疲劳寿命的理论和方法。
' j7 b  m. b6 \2 k/ p. [; ]4 H
5 [% A$ L' n9 w. U( }5 I 所以，当前解决结构疲劳的合理的方法是，设法准确把握影响疲劳寿命的主要影响因素并排除之，从而确保在服役期内不出现疲劳破坏问题。打个比喻，作为一个大夫，最合理有效的方法是保护预防人们的健康而不病倒，而不是致力于去做那些设法预测人们的寿命的工作。

! M: I  |9 E8 i0 [0 w  设法准确疲劳寿命的主要影响因素，是疲劳工作者的事，需要在理论和经验上都有一定的积累。所谓疲劳理论，主要应该是疲劳裂纹的形成、扩展的原因机理。原因机理搞清了，影响因素就知道了。结合工艺质量等工程经验，把握结构疲劳寿命的主要问题并不是难题。

  之后，计划想先从疲劳裂纹产生、扩展机理方面入手，进行学习和讨论，希望大家积极参与，并推荐有关学习资料。
  关于学习材料，最好是很薄的那种本子。因为疲劳破坏理论至少是建立在金属学、金属材料学、金属力学性能、断裂力学等几门课的基础上的，因此一下看太厚的本子很难懂，倒不如现对疲劳的内容有个概要性的了解，然后根据实际问题需要有重点地逐个深入学习。

dnonly

楼上的版主说的很对，我现在在做疲劳这个方向，一般也是准备采用楼主说的步骤，先材料的S-N曲线或者E-N曲线，然后做结构的，结合仿真一起来综合考虑。

小楼一夜听春雨

斑竹说的比较有道理，对于焊接结构而言，我们的做法一般是首先得到典型焊接接头的S-N曲线，再通过测试或者动力学仿真得到近似的载荷谱，通过雨流计数，结合有限元应力分析，采用准静态应力法，得到近似的疲劳寿命。

hijk018

用户发言被删除

sweetvsfrog

S-N曲线太重要了，而且最好得到的是构件的S-N曲线，而不仅仅是材料的S-N曲线，这在没有较准确的修正系数时尤为重要。
( l4 `( `) _) t1 O% B8 i, D0 r& @工程上要得到某构件的S—N曲线，比较有效的方法是将构件进行简化，略去对疲劳性能影响较小的结构和工艺特征，制成成本较低的等效试件，然后对其进行疲劳试验。试验加载方式保证疲劳危险位置所受载荷形式（受弯、受扭等）与实际疲劳载荷相同即可。为了加速试验，可以考虑用激振器激起试件共振（当然是与疲劳载荷形式相对应的振型），现在很多疲劳试验装置也是这么设计的。

aresaran

工业界大多制定了对疲劳分析的相应的标准和规范：比桥梁方面的AASHTO的LRFD，offshore方面的API 579，
: j- S! M/ g* N% H将断裂力学和疲劳分析考虑到结构设计当中。
* q( V9 \4 W4 j0 S6 n: h% f其实很多疲劳分析的公式很多都是FEA计算拟和出来的。
$ R3 k" e$ c- C# i% I* l8 s' H
在疲劳分析上，工业界是花大把大把银子的，比如飞机公司，新型号起飞那天，疲劳试验同步进行，如果实验室里面的标本断了，估计分机也飞不了几天。

fibao68

作为初级的使用者，尤其是对于单件小批量的专用型机器，比如起重机等等，要做的就是如何应用标准来做好疲劳的校核或者疲劳设计

mr.fatigue

工程中应用疲劳思想，用于相对设计和比较设计（有的公司叫对标）是更有意义和可行的。非要追求绝对的定量反而是舍本逐末了。
/ h/ K7 @7 L/ i; f) O工程嘛，解决问题就行了，模糊一点（不是马虎一点）也是可以的。
一家之言！

fibao68

我个人比较关心的是如何运用计算机软件利用有限元模型参照现有的计算标准和规范进行疲劳计算，并且这样的计算应该是可以作为设计依据的。
8 T9 q/ t1 N, K& [% I6 }比如现有的《钢结构设计规范》和《起重机设计规范》里都有关于疲劳的部分，那么我们如何通过我们的计算模型，让我们的设计符合这些规范，对于我们这些在企业里做计算的人员来讲，是最重要的，也是最迫切的。
1 y# b% S" e6 w2 h$ C) v/ n( Q* H就好像，疲劳的计算应力如何选取，疲劳的工况如何选取，SN曲线对应的结构形式如何选取，更快更有效率的进行疲劳计算，对于企业来讲，更有经济效益，也是最容易学习和掌握的。

ousyoubu

楼上所希望的方法经济但几乎没有什么实用的意义。因为单纯利用有限元、规范是无法进行合理评价的，必须考虑疲劳寿命的实际影响因素才行。当然了，无论如何有了个寿命的结果，至少可以填补新产品开发中没有寿命评价的“空白”——实际工程中不乏这种例子。

cameln01

本人觉得需要在实际工作中根据具体实际情况来做，积累经验与进行试验数据库的积累很重要！