关于高周疲劳与低周疲劳

ousyoubu · 发表于 2010-2-17 09:56:41

本帖最后由 ousyoubu 于 2010-2-17 22:15 编辑

至今大家还对“高周疲劳”和“低周疲劳”深感兴趣，而且是仁者见仁智者见智。就此鄙人也说点自己的理解与看法：
根据目前国内外的研究成果、塑变区域大小及数值的测试及计算水平，说到底，高周疲劳和低周疲劳不能混为一谈。
虽然两种情况下的疲劳裂纹形成都由塑性变形引起的，但二者的塑性变形区域大小明显不同、甚至不在一个数量级：（1）高周疲劳（应力控制疲劳），是零件或材料处在弹性变形的状态，不应有宏观区域的塑性变形发生。在这种情况下疲劳裂纹的形成过程是在微观塑性变形区域内发生的。也就是通常所说的“通过金属晶体的滑移、并不断累积这种损伤”而形成了疲劳裂纹，区域大小在0.00几~0.0几毫米范围。（2）低周疲劳（应变控制疲劳）原本的定义就是指零件或材料在服役状态下存在宏观区域上的塑性变形。尽管这种宏观区域往往也是局部性的，但其尺度往往在0.几毫米~几个毫米量级，远比前者要大。正应为这种塑性变形区域尺寸的巨大差别，所以才导致了应力控制疲劳的寿命一般在达到“高周”（一般大约为十万次量级）后才断裂，而低周疲劳的寿命往往低于此数，有的甚至在百千次的量级就发生断裂。而且，一般情况下，低周疲劳条件下产生局部塑性变形的应力水平比高周疲劳调价下产生局部塑性变形的应力水平高要出几倍。
继“名义应力法”后发展起来的“局部应变控制法”的疲劳寿命的评价理论，主要适用于塑性变形区域在宏观数量级的情况。保证这种方法有效性的一个关键问题是，必须能够准确地获得局部区域的徐行应变的数值大小。但有一个事实是，到目前为止还没有能够测试0.0几毫米区域的应变大小的技术手段。更何况对现场的实际零部件进行测试了。至于现行的有限元计算结果，其在0.0几的细小区域内的应变计算结果的精确度如何，大多数同仁是不言而喻的了。所以目前来看此种方法实质上是仍然不适用于高周疲劳或应力控制疲劳的。
至于“微观缺陷达到多大时才开始算作裂纹”的问题，实际上一直没有定论。疲劳裂纹至少有“显微裂纹”和“力学裂纹”之分，前者一般在0.00几~0.0几毫米，往往无法用力学方法描述其行为；而后者又分为“力学短裂纹”和“力学长裂纹”，描述其扩展行为的力学模型也大不相同，长度分别在0.0几~1毫米、0.几~十几毫米的程度。实际上这种划分也仅仅是个大概，因为这跟材料的显微组织特点、塑性好坏有关。比如，组织粗大、塑性好的材料，裂纹长度的定义可能会相应地变得大些。
因此，从疲劳裂纹的形成条件，或者疲劳寿命评价方法的选择上，高周疲劳与低周疲劳是明显不同的，二者不能随意替代。待到能够准确地测试或者计算晶体滑移区域范围内的应变大小的时候，就可能到了以“局部应变控制法”一统天下的时候了。现在基于“分子动力学”的计算正在这个方向上座努力，已经算到了几百万个分子规模的裂纹形成过程了，但仅仅是个机理性分析、尚未达到真正意义上的定量分析。但即使到了那一天，恐怕随着对疲劳机理及力学行为的进一步了解，应该出现更合理、准确的“×××控制理论”吧？但愿如此，好让俺们这些被“疲劳”郁闷不已的人像算1+1=2那样容易地算出疲劳寿命，然后可以呼呼大睡一阵子。期待这一天，哈哈~

tjsdwt · 发表于 2010-2-20 20:56:06

呵呵，版主对疲劳分析方法理解的挺深刻啊，关于断裂力学方法的前途您如何看待？弹塑性疲劳可靠性您有没有研究就是局部应力应变法接可靠性的？

ousyoubu · 发表于 2010-2-23 16:58:59

过奖了。
要精确定量分析疲劳寿命，断裂力学是必不可少的重要组成部分。但是目前断裂力学的水平只是对典型形状试样上所含的典型长裂纹的扩展速率问题解决得不错。而实际结构形状复杂、裂纹形态复杂、受力复杂，断裂力学现阶段还远没达到精确定量计算的水平。
可靠性研究的前提条件是要有足够的数据，在绝大多数情况下局部应力应变法的数据尚没达到这个要求。我没有做这方面的课题。好像作者方面研究的人还很少。

masher · 发表于 2010-3-6 21:42:15

3# ousyoubu
局部应力应变法的可靠性分析方面的研究国内外很少涉及的，
方法、以及思想方法高度不统一，国内主要有西南交大以及
北航、东北大学的人涉及过。但这些方法现在也没有得到承认过，
我曾经看过这些文献，到现在还没有自己的见解。也不知道他们
谁对谁错，望高人一起讨论。

沙河东流 · 发表于 2010-5-28 20:57:43

呵呵，版主的观点不错啊，一般都是指高周疲劳

luoyefeihen · 发表于 2010-10-24 22:34:17

各位的见解太过深刻，在此学习了！

yanyimaomao · 发表于 2010-10-25 20:42:24

不错，谢谢啊

罗慧明 · 发表于 2010-10-26 21:57:50

我正在學習，領教了

ljxyxj · 发表于 2010-10-29 20:31:27

讨论的很好啊，这种学术问题以后要多多讨论才好。

laihai718 · 发表于 2011-1-14 16:36:44

我对高周疲劳和低周疲劳还未理解清楚，我在计算一个构件的时候，材料是q235的钢，最大应力是150mp左右，小于屈服极限，在弹性范围内。理应是高周疲劳。通过fe-safe加载一个正弦的载荷谱，寿命都是7。这个结果应该是不可信的，否则那就要破坏应力就必须超过屈服极限，显然与疲劳机理不符合。

teddyhq8587 · 发表于 2011-1-15 21:56:45

理解深刻啊，膜拜先

teddyhq8587 · 发表于 2011-2-21 12:50:56

拜读大贴加强认识唯有如此才能进步啊

yesterday315 · 发表于 2011-4-8 15:58:13

受教了，嘿嘿

xiaoxiaoyazhou · 发表于 2011-5-30 00:16:51

这个好，应该好好研究下这个问题

xinlei · 发表于 2011-5-30 04:09:51

我对高周疲劳和低周疲劳还未理解清楚，我在计算一个构件的时候，材料是q235的钢，最大应力是150mp左右，小于屈服极限，在弹性范围内。理应是高周疲劳。通过fe-safe加载一个正弦的载荷谱，寿命都是7。这个结果应该是不 ...2 o; A0 L& w) j8 P: t( F L. ~/ a
laihai718 发表于 2011-1-14 16:36

which means the fatigue life is larger tham 10E7 cycles

do you read the manual completely before you do any analysis?

better do that

yuyongway · 发表于 2011-7-17 21:41:43

谢谢楼主讲解

chenhc · 发表于 2011-7-19 10:50:17

高低周与高低频不是一个概念？两种分类方法有交集吧？
烦请知者传播~~
谢谢先~

s20071970 · 发表于 2011-7-21 10:38:59

说的很有道理

GUET2010 · 发表于 2011-7-27 10:34:49

高周与低周有个过度的区域 10e3-10e4 看文献说的

yuling · 发表于 2012-4-6 15:02:07

国内做疲劳的高度不统一，像kkkyyy说的有航空帮、力学帮、机械帮，很多方面目前还缺乏一个权威性结论。
例如裂纹萌生与裂纹扩展的界限，航空帮学美国的，认为特征尺寸是0.38mm（0.015英寸），其他帮未必是这么认为的

账号		自动登录	找回密码
密码			注册

账号		自动登录	找回密码
密码			立即注册

[学术与经验交流] 关于高周疲劳与低周疲劳

评分

相关帖子

评分

评分