机构疲劳寿命分析x课件.ppt

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1、目录疲劳简介1结构分析2疲劳分析应用3理论与展望4机构疲劳寿命分析FatigueLifePredictionofStructures疲劳简介强度、刚度和疲劳寿命是对工程结构和机械使用的三个基本要求，其中疲劳破坏是工程结构和机械失效的主要原因之一，引起疲劳失效的主要原因是重复载荷。从微观上看，疲劳裂纹的萌生都与局部微观塑性有关，但从宏观上看，在循环应力水平较低时，弹性应变起主导作用，此时疲劳寿命较长，称为应力疲劳或高周疲劳；在循环应力水平较高时，塑性应变起主导作用，此时疲劳寿命较短，称为应变疲劳或低周疲劳。疲劳寿命是指结构或机械直至破坏所作用的循环载荷的次

2、数或时间。疲劳简介工程裂纹无裂纹小裂纹大裂纹裂纹长度a裂纹扩展寿命全寿命图1三阶段疲劳破坏模型图中：小裂纹的上限尺寸小裂纹的下限尺寸工程裂纹尺寸临界裂纹长度结构分析三维建模1网格划分2分析结果3三维建模1网格划分2分析结果3三维建模在ANSYS中建立模型网格划分模型采用六面体网格Nodes:67516Elements:36758分析结果从上图中可以看到最大应力出现在联接孔处，此处作为疲劳分析的重点对象。疲劳分析应用非恒定振幅载荷疲劳分析应用寿命安全系数疲劳分析应用载荷-寿命曲线图疲劳分析应用损伤矩阵雨流矩阵理论与展望雨流法理论线性疲劳累积损伤理论非线性疲

3、劳累积损伤理论雨流法理论目前雨流计数法有多种，但差别不大，常用的雨流计算法的计算规则为：（1）雨流起点依次在每个峰（或谷）的内侧；（2）雨流在下一个峰（或谷）处落下，直到有一个比其大的峰（或更小的谷）为止；（3）当雨流遇到来自上面屋顶流下的雨流时，就停止；（4）取出所有的全循环，并记录下各自的幅值和均值。疲劳极限图Gerber抛物线模型：Goodman直线模型：Soderberg直线模型：Goodman适用于低韧性材料，对压缩平均应力没能作修正;Soderberg比Goodman更保守，大多数情况下适用于脆性材料;Gerber理论能够对韧性材料的拉伸平均

4、应力提供很好的拟合,但它不能正确地预测出压缩平均应力的有害影响.今后工作从以上的有限元分析，可以得出机械零部件疲劳寿命和疲劳损伤，能更好预测材料在交变载荷作用下的循环寿命。但其中还有许多理论有待解决：1.线性疲劳累积损伤理论；2.非线性疲劳累积损伤理论；3.局部应力应变的稳态法和瞬态法；4.实验数据与计算数据的吻合。