应力疲劳与应变疲劳分析流程

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1、应力疲劳与应变疲劳分析流程安世亚太广州分公司何欢/TonyHeTEL:+8620-38102018-137tony.he@peraglobal.com应力疲劳分析流程S-N曲线应力时间历程雨流计数平均应力修正平均应力修正（续）累积损伤平均应力修正举例平均应力修正举例（续）平均应力修正举例（续）应变疲劳分析流程E—N曲线应力时间历程与应变时间历程两种情况：弹性有限元结果弹塑性有限元结果雨流计数(续)O——A段雨流计数（续）O——A——B段雨流计数（续）O——A——B——C——D——E——F——F——A段平均应力修正（Mo

2、rrow）累积损伤雨流计数例子点号应变点号应变A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001O—A段1'σσnε=+'EK雨流计数例子（续）点号应变点号应变A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001A—B段1'∆σ∆σn∆ε=+2'E2K对于A-B历程：应力-应变响应沿着以A点为坐标原点的迟滞曲线变化，应变变化量为（0.003-（-0.001））=0.004，由迟滞回线方程计算得相应的应力变化量为546.3MPa，于是B

3、点应力为（321.1MPa-546.3MPa）=-225.2MPa。雨流计数例子（续）点号应变点号应变A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001A—B段1'∆σ∆σn∆ε=+2'E2K对于A-B历程：应力-应变响应沿着以A点为坐标原点的迟滞曲线变化，应变变化量为（0.003-（-0.001））=0.004，由迟滞回线方程计算得相应的应力变化量为546.3MPa，于是B点应力为（321.1MPa-546.3MPa）=-225.2MPa。雨流计数例子（续）点号应变点号应变A

4、0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001B—C段对于B-C历程：应力-应变沿着以B点为坐标原点的迟滞曲线变化，应变变化量为（-0.001+0.0014）=0.0024，相应的应力变化量为415.1MPa，于是C点应力为（-225.2MPa+415.1MPa）=189.9MPa。C—D段对于C-D历程：因为由C点到D点的应变变化量大于由B点到C点的应变变化量，所以迟滞曲线被封闭，形成了以BC为尖点的循环迟滞回线，其中应变变化量0.0024，最大应力为σc=189.9MPa。由于材料的

5、记忆特性，所以D点的应力应该依据以A点为坐标原点的迟滞曲线且用A-D历程里的应变变化量来计算；A-D历程应变变化量为（0.003-（-0.0025））=0.0055，相应的应力变化量为628.2MPa，所以D点的应力值为（321.1MPa-628.2MPa）=301.1MPa雨流计数例子（续）点号应变点号应变A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001D—E段对于D-E历程：应力-应变沿着以D点为坐标原点的迟滞曲线变化，应变变化量为（-0.0025-0.0014）=0.0039，相应

6、的应力变化量为540.1MPa，因此E点应力为（-301.1MPa+540.1MPa）=239MPa。E—F段对于E-F历程：应力-应变沿着以E点为坐标原点的迟滞曲线变化，应变变化量为（0.0014-（-0.001））=0.0024，相应的应力变化量为σc415.1MPa，因此E点应力为（239.1MPa-415.1MPa）=-176MPa。雨流计数例子（续）点号应变点号应变A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001F—A段对于F-A历程：应变历程F-A使以EF为尖点迟滞曲线封闭，

7、对于E-F循σ环的应变变化量为0.0024，最大应力为E=239.1MPa。利用材料的记忆特性，A点的应力应该利用以D点为坐标原点的迟滞曲线计算：D点到A点的应变变化量为0.0055，A点的应力值为321.1MPa。可见应变历程A-D-A已经使随机载荷里最大的循环封闭，在这个大循环里应变变化量为0.0055，最大应力为σA=321.1MPa。雨流计数例子（续）点号应变点号应变A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001疲劳寿命计算分析结论•C点和E点的局部应变值相同，但最大应力值却不

8、同。这一点从应变时间历程曲线中不易看出，但从构建的迟滞曲线中清晰可见。•B-C循环和E-F循环的应变变化量相同，所以利用应变幅-寿命关系计算出的损伤也是相同的。而利用平均应力修正公式计算出的损伤结果是E-F循环的损伤大于B-C循环。从图中还可以看出，B-C循环的平均应变为正而平均应力为负。•这段应变时间