疲劳简介.pptx

耐久性和疲劳分析概述;什么是耐久性?;从实践角度，疲劳是： 在不断变化下的负载作用下导致失效的过程，并且实际应力值低于屈服强度; 由裂纹萌生和随后的裂纹扩展组成，裂纹萌生和裂纹扩展是塑性变形不断循环的结果。;疲劳的物理基础;小裂纹产生的原因很多: 第二相粒子的裂变或界面脱离(cracking or debonding of second phase particles); 表面上的自然划痕和加工痕; 腐蚀坑或晶间腐蚀; 铸造气孔; 锻造成型留下的圈痕; 脆面层;;Persistent Slip Band Formation;疲劳寿命计算方法概述;疲劳寿命方法;也称为应力-寿命和全寿命方法 评估产生严重失效的总疲劳寿命 疲劳寿命由对数应力-循环(S-N)曲线计算 该方法适合于长寿命疲劳失效问题，因为该方法是基于名义弹性应力，即使有小的塑性发生。 疲劳寿命评估与失效概率相关，因为S-N曲线上有一定的分散性。;;也称作局部应变方法，裂纹萌生方法，和应变-寿命方法。 E-N方法是汽车行业里评估寿命方法中最常用的一个。 实际上，裂纹萌生意味着已经有1-2mm的裂纹发生。这往往在部件寿命中占较高比例。 许多汽车部件的设计允许使用中出现大的塑性变形(特别是在试车场)。这种情况下 E-N方法比基于忽略塑性变形的S-N方法更好。;The crack initiation life here . . . . . is the same as it is here . . . . . if both experience the same local strains; 也称作“低周期疲劳” 或“局部应变方法” 局部应变可以是弹性或塑性，因此它适于低周期疲劳。;;裂纹扩展(LEFM)方法;This crack . . . . . . . grows at the same rate as this one if both experience the same stress intensity factors;;应力寿命 (S-N) 方法;应力寿命 (S-N) 理论;假设和定义;S-N曲线;Wohler的铁路部件试验设备 (1852 to 1870);;S-N 方法;S-N 方法的应用;疲劳极限;材料 S-N 曲线;S-N 曲线发散性;解析的 S-N 曲线 ;MSC Fatigue 中解析S-N曲线 ;MSC.Fatigue 中解析S-N曲线(续) ;变幅载荷 米勒定律 和 雨流计数法;米勒定律 – 块载荷;;Palmgren–Miner 损伤累积原理;线性米勒损伤理论的优缺点;变幅载荷 评估寿命; 应力或者应变循环:;SN tests are conducted under constant amplitude sinusoidal loading. Real loading is usually fairly random. The question is: How do we break down real loads into equivalent cycle ranges so we can use the same SN curves? This done using Rainflow Cycle Counting.;Rainflow Cycle Counting – Original definition;雨流计数;循环计数矩阵;时间历程;;MEAN STRESSES;应力比率: R = smin/smax 绝大多数试验采用 R = -1 (全交变载荷). 如果我们循环载荷采用其它R值，那么我们需要修正应力范围，以能够比照R=-1时所获得的循环S-N曲线。 注:受压平均应力不影响疲劳寿命.;Typical stress signal;平均应力修正;最流行的平均应力修正是Goodman 和 Gerber 方法. 真实的测试数据位于两者之间,Goodman方法更加保守一些(也就是说更安全)。 第三种方法是Soderberg ，该方法非常保守（使用屈服应力而不是极限应力） ;平均应力影响的修正;;部件尺寸;部件尺寸;;载荷类型;;另外一个减少部件寿命的因素是缺口或者应力集中. 通常，除非高强度金属材料，部件的疲劳极限的降低程度并不像你通过Kt (应力集中系数)因子想象的那么多。 Kt 和 Kf 的差别取决于材料对缺口的灵敏度, 对于高强度金属这个差别最大。;Kt 应力集中系数 ;应力集中的处理方法;应力集中在 Fatigue中处理方法;;表面处理和光洁度;表面加工;表面加工的影响可从类似的上一页幻灯片的曲线获得. 强度缩减因子和表面加工因子以及钢的强度有关。 有时候曲线是定性的，如精加工。 表面粗糙考虑