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1、中国机械工程1998年第9卷第11期基于有限元的疲劳设计分析系统MSC/FATIGUEPeterJ.Heyes林晓斌译摘要简单描述了基于有限元分析结果进行疲劳寿命分析的思路,着重介绍了根据时域载荷输入计算构件内各点弹性应力应变响应的各种方法,以及从弹性应力应变结果近似计算弹塑性应力应变历史,并考虑多轴影响的各种途径;简单介绍了几种包含在MSC/FATIGUE中的疲劳寿命计算方法及其各自的特点;总结了MSC/FATIGUE系统的功能和特点,并给出了一个转向节疲劳分析例子。PeterJ.Heyes博士关键词疲劳设计有限元分析计算机辅助工程中国图书资料分类法
2、分类号TP202TB115产品的疲劳寿命是现代设计的一个重要指寿命分布。因此,它能够减少试验样机的数量,缩标,因为随着市场竞争的日趋激烈,产品的寿命短产品的开发周期,进而降低开发成本,提高市对用户来说显得愈来愈重要。与传统的静强度设场竞争力。计相比,疲劳寿命设计需要了解产品的使用环境,1技术背景应用现代疲劳理论,并结合试验验证,以确保所需要的设计寿命。疲劳寿命计算需要知道载荷的变化历史、结发达国家目前在产品设计中已大量使用计算构的几何参数,以及有关的材料性能参数或曲线,机模拟技术,其中的有限元技术已经成为一种不疲劳计算的简单流程图见本期第13页。可缺少
3、的分析工具。根据有限元获得的应力应变用有限元计算疲劳寿命通常分为两步:第一结果进行进一步的疲劳寿命设计已经在一些重要步是根据载荷和几何结构计算中的应力应变变化的工业领域(如汽车、航空航天和机器制造等)开历史,对于一个实验工程构件,通常在多个位置始得到应用。因为,与基于试验的传统方法相比,同时承受不同的动态载荷,构件的几何形状也往有限元疲劳计算能够提供零部件表面的疲劳寿命往很复杂,计算这样一个动态应力应变响应,是分布图,可以在设计阶段判断零部件的疲劳寿命有限元分析的主要任务。一旦获得应力应变响应,薄弱位置,通过修改设计可以预先避免不合理的结合材料性能参数
4、,我们就可以应用不同的疲劳损伤模型进行寿命计算,这是第二步。疲劳寿命的收稿日期:1998—09—03理论预测精度既依赖于应力应变响应的正确模3BannantineJA,ComerJJ,HandrockJ中国机械工程,1998,9(11):27～30L.FundamentalsofMetalFatigueAnaly-9EnsorDF,林晓斌.关联用户用途的试车技术.中国机sis.PreticeHall,1990.械工程,1998,9(11):24～284鲍万年.机械强度有限寿命设计专家工作站配置的疲劳寿命预测和局部应变法.中国机械工程,1997,8林晓斌
5、男,1963年生。英国nCode国际有限公司高级疲劳工程(3):25～27师、英国Sheffield大学客座研究员。1978～1990年在浙江大学学5nCodeInternationalLimited.ThenCodeBookofFa-习工作,主要从事压力容器的安全性研究。1994年获英国tigueTheory,1997.Sheffield大学博士学位,接着做了近两年的博士后研究,在疲劳6林晓斌,HeyesPJ.多轴疲劳寿命工程预测方法.中国裂纹形状扩展研究领域取得了国际性领先成果。1996年加入nCode,从事疲劳新技术的开发研究,已开发了多轴疲劳寿
6、命分析机械工程,1998,9(11):20～23工具。当前的研究包括多轴疲劳、热机疲劳、疲劳裂纹形状扩展模7HalfpennyA,林晓斌.基于功率谱密度信号的疲劳寿拟、压力容器及管道的疲劳断裂等。发表论文40篇。命估计.中国机械工程,1998,9(11):16～198AustenIM,林晓斌.加速疲劳试验的疲劳编辑技术.·12·基于有限元的疲劳设计分析系统MSC/FATIGUE——PeterJ.Heyes拟,也依赖于损伤模型的合理使用。是先计算弹性应力应变响应,然后用近似修正法,[4][5]1.1应力应变计算如Neuber规则或Glinka所建议的方法
7、,将弹需要什么样的应力应变响应往往取决于使用性响应修正至弹塑性响应。MSC/FATIGUE采哪一种疲劳损伤模型。对于基于名义应力的寿命用了Neuber修正方法。当屈服程度不大时,Neu-计算方法(S—N方法),弹性的应力应变响应即ber方法能给出一个具有合理近似程度的应力应可满足需要;而基于局部应变的寿命计算方法却变重新分布结果;对于屈服程度较大的情况,它需要弹塑性应力应变结果。可能给出一个非保守的结果。为了解决这一问题,[6][7]一般来说,弹性应力应变变化可按下列几种Seeger和Beste,Mertens和Dittmann对方法计算:Neuber
8、方法进行了修正。可是他们的方法都只适[1](1)准静态法这一方法适用于激励载荷用于单轴应力状态
