能否用静力学分析的应力应变来做疲劳分析

neu_micheal

持续关注.......

fortesting302

我最近也在帮我们老师做一个疲劳实验，苦于水平不够，很多问题都不能得到答案。
持续关注本贴，希望能有文献供学习

yikatong

在做疲劳分析的时候，一般都采用周期性负载来计算应力应变，然后利用S/N等来进行疲劳分析。
* Q7 ^/ v4 Y: h$ l$ u( y. J
) N% s, R! ~$ S' T4 M现在我想通过静力学分析的结果，然后利用S/N等来进行疲劳分析。
; }0 {  J3 s7 }$ r% `这样可行吗？会存在哪些问题？
. J; J, C2 ?: a: W) t
# I' K% z' K% Q2 ^0 I" ?4 }请高手指点
$ W/ X6 l% j2 ^lilyshining 发表于 2009-8-20 10:03

我觉得，象你下面所说的,低周疲劳这样做应该是不行的，高周疲劳是否可行，要看情况，说说我的看法，下面基本是我根据林晓斌翻译的《基于有限元的疲劳设计分析系统MSC.FATIGUE》里的介绍加上个人理解谈的。
0 m" A5 ^" j4 G% g+ c/ n有限元计算疲劳寿命通常分两步：1.根据载荷和几何结构计算应力应变变化历史 2.结合材料性能参数应用不同的疲劳损伤模型进行寿命结算。疲劳寿命的理论预测精度既依赖于应力应变响应的正确模拟，也依赖于损伤模型的合理使用。
- F2 R9 N1 w% K" Y: Z应力应变计算：需要什么样的应力应变响应往往取决于使用哪一种疲劳损伤模型。对于基于名义应力响应的寿命计算方法（S-N方法），弹性的应力应变响应即可满足需要；而基于局部应变的寿命计算方法需要弹塑性应力应变结果。
! V+ s5 F9 _+ c8 D1 _  E弹性应力应变变化可按下列几种方法计算：
7 O; p* X# T/ g/ V4 N4 d（1）准静态法 适用于激励载荷频率远在所分析构建的任何自然（固有）频率之下。任意时刻的应力状态可以通过线性叠加各个不同静态载荷的响应来模拟。
+ W# H3 t; K7 L) i4 x  [% i- N9 _（2）假设结构有动力响应 结构的柔度较大或所施加的频率相对接近于结构的自然频率，有可能通过模态或直接的瞬态分析预见应力乡音。
（3）假如问题是动态的 且有一个确定的振动载荷，那么进行一个受迫的振动响应应力分析有可能处理这类问题。应力响应结果可通过反傅里叶变化计算获得。
（4）假如载荷为一随机振动载荷（严格说是一个随机稳态高斯载荷） 根据载荷功率谱密度信号，用有限元计算应力范围功率谱密度分布，疲劳寿命可以根据应力范围功率谱密度结果预测。
8 z, |' X  x, }  l: a3 s% {$ F
% {6 u- Q, o9 Z弹塑性的应力应变计算更为复杂。一种最直接的方法用弹塑性有限元进行分析，但计算量太大。工程上的简单方法是先计算弹性应力应变响应，再用近似修正法如Neuber规则或Glinka所建议的方法将弹性响应修正至弹塑性响应。

疲劳寿命计算方法主要是名义应力寿命法，局部应变寿命法，裂纹扩展计算方法，这里从略。
" S$ g$ C+ I: x3 f- m
2 Q( ?0 N, r: I/ F! ?) Y. @' P
简单点说，要计算寿命，分两步，1是算应力应变历程，2是选损伤模型即计算方法，只有两个都比较准确合理，结果才可信。lz的问题属于第一步，即怎么求应力应变历程。
# m" _; ]* {, f总的说，就是按弹性还是弹塑性来算应力应变历程，高周疲劳我们自然可以认为是弹性的，低周疲劳显然要按弹塑性来算。
1 ?% K+ K! O5 n5 _4 r# N对弹性的应力应变计算，有上面说的四种方法计算，常用的就是前两种，直白些说就是结构不发生共振（激励载荷频率离结构的固有频率较远），那么就可以按准静态来算，就是lz说的静力学分析的应力应变来算，然后叠加。发生共振，即有动力响应，就要考虑振动，用模态法或瞬态分析来算应力历程。具体怎么算，我不细说了，论坛里应该有资料，用软件做也不难。
' c, X' \- W1 @( U1 E+ c8 I
7 b6 ?7 |- m; g. b0 y9 Z最后再明确下lz的问题，低周肯定不行，高周不一定行。lz的方法是比较常用的方法，使用前提是“准静态”，即结构或部件处于弹性状态并且没有动力响应的情况。

466415737

谢谢楼主了

ma3biao1online

损伤寿命设计
允许构件在使用期出现裂纹，但必须具有足够的裂纹亚临界扩展寿命，保证在使用期内不会扩展 Nf=Ni+Np  Np取决于疲劳裂纹扩展速率da/dN
/ C1 q! y. w1 f' Q   传统的“无限寿命”设计
- V. [+ j3 {, E8 o8 u不合理之处：实际构件都有裂纹，按S-N曲线设计并不能保证安全；
; _6 b" Y) X; p7 c- h( X! G; A有些裂纹体Np很大，材料力学疲劳设计不允许有裂纹太不经济。

zhangdaoyong

按照各位高手的意思，我下面的例子是不是可以这样做

7 q; x) D1 ^6 K/ ]+ o试验：100N 5Hz(非共振频率)正弦加载2000次
' p9 I1 F* H3 d  L( }) X      然后200N10HZ(非共振频率)正弦加载2000次
载荷都在系统的弹性范围之内，但我试验还没有完，杆就断了（第二 ...
lilyshining 发表于 2009-9-28 14:59

) b' p, f! e; W
你的加载频率似乎很高啊，还有疲劳寿命的样本本身离散度很大，你的实验次数要足够大才有可能去和分析比

odin

按照各位高手的意思，我下面的例子是不是可以这样做
/ L! n* ^6 m3 X1 _
试验：100N 5Hz(非共振频率)正弦加载2000次
0 ~# M) E  T% _8 W" H3 D9 m      然后200N10HZ(非共振频率)正弦加载2000次
8 T. ^+ U( L8 A' F$ |载荷都在系统的弹性范围之内，但我试验还没有完，杆就断了（第二 ...
9 d( j- \/ C2 u) n$ [lilyshining 发表于 2009-9-28 14:59

既然是弹性范围内，用高周疲劳的S/N方法就可以求解。
杆子断了，要么确实材料疲劳性能很差，
或者你这里说的弹性范围有问题。

teanawlf

受益匪浅啊，多谢