疲劳分析流程 fatigue
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在开展振动疲劳分析之前,首先要明确项目的目标和需求。
apdl fatigue实例APDL疲劳实例疲劳分析是一项重要的工程技术,用于评估材料在长期使用过程中的疲劳寿命。
ANSYS Parametric Design Language (APDL)是ANSYS软件中的一种脚本语言,可以用于进行疲劳分析。
在本文中,我们将介绍一个基于APDL的疲劳实例。
在疲劳分析中,我们需要确定材料的疲劳寿命。
这可以通过应力-寿命曲线来实现。
应力-寿命曲线是一种描述应力和循环次数之间关系的图表,可以帮助我们预测材料的疲劳寿命。
在APDL中,我们可以使用命令*FATIGUE来进行疲劳分析。
该命令可以根据已知的材料性质和加载条件,计算出材料的疲劳寿命。
下面是一个使用APDL进行疲劳分析的实例。
我们需要定义材料的疲劳性能。
这包括疲劳极限、弹性模量、泊松比等参数。
我们可以使用命令*MATFATIGUE来定义材料的疲劳性能。
接下来,我们需要定义加载条件。
这包括加载振幅、加载频率等参数。
我们可以使用命令*FREQUENCY和*STEP来定义加载条件。
然后,我们可以使用命令*FATIGUE来进行疲劳分析。
该命令会根据已定义的材料性能和加载条件,计算出材料的疲劳寿命。
在疲劳分析完成后,我们可以使用命令*POST26来进行结果后处理。
该命令可以生成疲劳寿命曲线和其他相关结果。
我们可以使用命令*PLNSOL来绘制疲劳寿命曲线。
除了上述命令,APDL还提供了其他一些命令,用于进行疲劳分析。
例如,我们可以使用命令*GET进行结果提取,使用命令*SMAT进行材料选择,使用命令*REPEAT进行循环分析等。
疲劳分析是一项复杂的工程任务,需要深入的材料知识和分析技能。
使用APDL进行疲劳分析可以提高效率和准确性。
通过合理的参数设置和分析方法,我们可以得到准确的疲劳寿命预测结果,从而指导工程设计和材料选择。
APDL提供了一种强大的工具,可以用于进行疲劳分析。
通过合理的参数设置和分析方法,我们可以使用APDL计算材料的疲劳寿命,从而指导工程实践。
ncode疲劳仿真操作流程ENGLISH ANSWER.Introduction.Fatigue analysis is a critical aspect of engineering design, as it helps ensure the safety and durability of structures and components. nCode Fatigue is a powerful software tool that enables engineers to perform comprehensive fatigue simulations, taking into account various loading conditions, material properties, and environmental factors. This article provides a step-by-step guide to the nCode Fatigue simulation workflow, outlining the key steps involved in setting up, running, and analyzing fatigue simulations.Step 1: Model Setup.1. Import Geometry: Import the CAD geometry of the component or structure to be analyzed. nCode Fatiguesupports various CAD formats, including STEP, IGES, and Parasolid.2. Define Material Properties: Specify the material properties relevant to fatigue analysis, such as Young's modulus, Poisson's ratio, and fatigue strength coefficients.3. Create Load Cases: Define the loading conditionsthat the component will experience during its service life. Load cases can include static, dynamic, and environmental loads.4. Mesh the Model: Generate a mesh of the model using finite element analysis (FEA) techniques. The mesh density and element type should be carefully chosen to ensure accurate results.Step 2: Simulation Setup.1. Select Fatigue Criteria: Choose the fatigue criteria to be used in the simulation, such as the Goodman, Soderberg, or SWT criteria.2. Define Stress Concentration Factors: Identify any stress concentration areas in the model and apply appropriate stress concentration factors to account for their effects on fatigue life.3. Set Simulation Parameters: Specify the simulation parameters, including the number of cycles, time step, and convergence criteria.Step 3: Simulation Execution.1. Run the Simulation: Start the fatigue simulation and monitor its progress. nCode Fatigue utilizes advanced numerical algorithms to solve the fatigue equations and calculate fatigue damage accumulation.2. Monitor Results: Observe the simulation results in real-time, including the distribution of fatigue damage, stress, and strain.Step 4: Post-Processing.1. Analyze Fatigue Damage: Review the fatigue damage results and identify critical areas of the model that are prone to failure.2. Plot Damage Contours: Generate contour plots to visualize the distribution of fatigue damage throughout the model.3. Create Fatigue Life Estimates: Use the simulation results to estimate the fatigue life of the component under different loading conditions.Conclusion.By following these steps, engineers can leverage nCode Fatigue to perform comprehensive fatigue simulations, providing valuable insights into the fatigue behavior of their designs. This enables them to optimize designs for improved durability and safety, ensuring the reliability of their products in real-world applications.CHINESE ANSWER.简介。
ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南第一章简介1.1 疲劳概述结构失效的一个常见原因是疲劳,其造成破坏与重复加载有关。
疲劳通常分为两类:高周疲劳是当载荷的循环(重复)次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。
因此,应力通常比材料的极限强度低,应力疲劳(Stress-based)用于高周疲劳;低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。
塑性变形常常伴随低周疲劳,其阐明了短疲劳寿命。
一般认为应变疲劳(strain-based)应该用于低周疲劳计算。
在设计仿真中,疲劳模块拓展程序(Fatigue Module add-on)采用的是基于应力疲劳(stress-based)理论,它适用于高周疲劳。
接下来,我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。
1.2 恒定振幅载荷在前面曾提到,疲劳是由于重复加载引起:当最大和最小的应力水平恒定时,称为恒定振幅载荷,我们将针对这种最简单的形式,首先进行讨论。
否则,则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。
1.3 成比例载荷载荷可以是比例载荷,也可以非比例载荷:比例载荷,是指主应力的比例是恒定的,并且主应力的削减不随时间变化,这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。
相反,非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系,典型情况包括:σ1/σ2=constant在两个不同载荷工况间的交替变化;交变载荷叠加在静载荷上;非线性边界条件。
1.4 应力定义考虑在最大最小应力值σ和σ作用下的比例载荷、恒定振幅的情况:应力范围Δσ定义为(σ-σ)平均应力σ定义为(σ+σ)/2应力幅或交变应力σa是Δσ/2应力比R是σ/σ当施加的是大小相等且方向相反的载荷时,发生的是对称循环载荷。
这就是σm=0,R=-1的情况。
当施加载荷后又撤除该载荷,将发生脉动循环载荷。
这就是σ=σ/2,R=0的情况。
1.5 应力-寿命曲线载荷与疲劳失效的关系,采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示:(1)若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展,而且有可能导致失效;(2)如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少;(3)应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。
疲劳载荷及分析理论疲劳载荷谱(fatigue load spectrum)是建立疲劳设计方法的基础。
根据研究对象的不同,施加在对象上的疲劳载荷也是不同的,所以在应用时要依据某种统计分析方法和理论进行分析。
1 疲劳载荷谱1.1 疲劳载荷谱及其编谱载荷分为静载荷和动载荷两大类。
动载荷又分为周期载荷、非周期载荷和冲击载荷。
周期载荷和非周期载荷可统称为疲劳载荷。
在很多情况下,作用在结构或机械上的载荷是随时间变化的,这种加载过程称为载荷—时间历程。
由于随机载荷的不确定性,这种谱无法直接使用,必须对其进行统计处理。
处理后的载荷—时间—历程称为载荷谱。
载荷谱是具有统计特性的图形,它能本质地反映零件的载荷变化情况[]。
为了估算结构的使用寿命和进行疲劳可靠性分析,以及为最后设计阶段所必需的全尺寸结构和零部件疲劳试验,都必须有反映真实工作状态的疲劳载荷谱。
实测的应力—时间历程包含了外加载荷和结构的动态响应的影响,它不仅受结构系统的影响,而且也受应力—时间历程的观测部位的影响。
将实测的载荷—时间历程处理成具有代表性的典型载荷谱的过程称为编谱。
编谱的重要一环,是用统计理论来处理所获得的实测子样[]。
1.2 统计分析方法对于随机载荷,统计分析方法主要有两类:计数法和功率谱法[]。
由于产生疲劳损伤的主要原因是循环次数和应力幅值,因此在编谱时首先必须遵循某一等效损伤原则,将随机的应力—时间历程简化为一系列不同幅值的全循环和半循环,这一简化的过程叫做计数法。
功率谱法是借助富氏变换,将连续变化的随机载荷分解为无限多个具有各种频率的简单变化,得出功率谱密度函数。
在抗疲劳设计中广泛使用计数法。
目前,已有的计算法有十余种之多,同一应力—时间历程用不同计数法编制出的载荷谱有时会差别很大。
当然,按照这些载荷谱来进行寿命估算或试验,也会给出不同的结果。
从统计观点上看,计数法大体分为两类:单参数法和双参数法[]。
所谓单参数法是指只考虑应力循环中的一个变量,例如,峰谷值、变程(相邻的峰值与谷值之差),而双参数法则同时考虑两个变量。
疲劳评定量表(FatigUeAssessmentSca1e,FAS)以下10个陈述是指您平常的感觉。
在每一句陈述您可以从五个答案中选择一个,频度从“从来没有”到“总是'递增的01二从来没有;2=有时;3=通常;4= 经常;5=总是。
从来没有有时通常经常总是1. 我被疲劳所困扰(WHoQO1) 1 2 3 4 52. 我很快感觉到累(C1S) 1 2 3 4 53. 我白天做的事情不多(CIS) 1 2 3 4 54. 我在日常生活中有足够的精力 1 2 3 4 55. 体力上,我感觉精疲力竭(CIS) 1 2 3 4 56. 我做事情有启动困难(FS) 1 2 3 4 57. 我思路不够清晰(FS) 1 2 3 4 58. 我没有愿望做任何事情(CIS) 1 2 3 4 51 2 3 4 5 9. 精神上,我感觉精疲力竭做事情时,我能够很好的集中注2 3 4 5 10.意力(C1S) 1注:条目后面的字母缩写是该条目所摘录量表的缩写。
CIS:Check1istIndividua1Strength个人强度清单WHOQO1:Wor1dHea1thOrganization Qua1ityof1ifeassessment i nstrument世界卫生组织生活质量评估工具FS:FatigueSca1e疲劳量表目的FAS包含10个条目,评估慢性疲劳的症状。
与其他相似的测量工具(如多维度疲劳问卷)相比,FAS从单一角度对疲劳进行了评估,而不是将其拆分成多个因素进行评估。
然而,为了确保量表能够评估到疲劳的各个方面,作者选择的条目既包含躯体症状,又包含精神症状。
测试人群FAS在平均年龄为45+8.4岁的男性及平均年龄为43±9.5岁的女性志愿者中,均被证实是有效的。
评估方式FAS是自评量表,笔答,完成大约需要2分钟。
信度和效度作者Michie1sen及其同事们分析了量表的心理测量学特征,其内部一致性为0.90o本量表评估的结果与其他疲劳相关量表的分量表高度相关,如个人强度清单(C1S)o在随后的分析中,量表的10个条目中有4个条目存在性别偏差一女性得分显著高于男性。
疲惫剖析,从零开始1丈量应变、应力谱图(1)权衡应力集中的地区,部署应变片能够经过模拟(有限元)或试验(原型上涂上一层油漆,待油漆干后施加载荷,油漆剥落的地方应力集中),确立应力集中的地区,而后按左下列图在应力集中地区部署三个应变片:由于资料是各向同性,因此 x,y 方向其实不必定是水平易竖直方向,但二者必定要垂直,中间一个必定要和 x,y 方向成 45°角。
( 2)依据测的应变和资料性能,计算应力测得的三个应变,分别记为ε x,εy,εxy。
两个主应力(假定只有弹性变形):此中,E 为资料的弹性模量,μ为泊松比。
依据这两个主应力,能够计算出有些方法可能需要的等效应力(主要目的是将多重量的应力状态转变为一个数值,以方便应用资料的疲惫数据),如米塞斯等效应力:1222m12122或最大剪应力:1212实质丈量的是应变 - 时间谱图,应力(或等效应力) - 时间谱图可由上述公式计算。
(3)分解谱图就是对上边测得的应力(应变)-时间谱图进行分解统计,计算出不一样应力(包含幅度和均匀值)循环下的次数,以便计算积累的损害。
最常用的是雨流法( rainflow counting method)。
2获得资料数据假如载荷频次不高,能够做一组简单的疲惫测试(正弦应力,拉压或曲折均可,有国家标准):获得一条应力 -寿命(即循环次数)曲线,即所谓的S-N 曲线:1:假如载荷频次较高或温度变化较大,还要丈量不一样均匀应力和不一样温度下的 S-N 载荷,以便进行插值计算,由于此时均匀应力对寿命有影响。
也能够依据不一样的经验公式(如Goodman准则,Gerber准则等),以及其余资料性能(如拉伸强度,损坏强度等),由一般的S-N曲线(即均匀应力为0)来计算均匀应力不为零时对应的疲惫寿命。
2:假如资料数据极为有限,或许企业很穷很懒不肯做疲惫试验,也能够由资料的强度估量疲惫性能。
3::假如出现塑性应变,累计损害一般鉴于应变-寿命曲线(即E-N曲线),因此需要施加应变载荷。
摘要:疲劳破坏是结构的主要失效形式,疲劳失效研究在结构安全分析中扮演着举足轻重的角色。因此结构的疲劳强度和疲劳寿命是其强度和可靠性研究的主要内容之一。机车车辆结构的疲劳设计必须服从一定的疲劳机理,并在系统结构的可靠性安全设计中考虑复合的疲劳设计技术的应用。国内的机车车辆主要结构部件的疲劳寿命评估和分析采用复合的疲劳设计技术,国外从疲劳寿命的理论计算和疲劳试验两个方面在疲劳研究和应用领域有很多新发展的理论方法和技术手段。不论国内国外,一批人几十年如一日致力于疲劳的研究,对疲劳问题研究贡献颇多。 关键词:疲劳 UIC标准 疲劳载荷 IIW标准 S-N曲线 机车车辆 一、国内外轨道车辆的疲劳研究现状 6月30日15时,备受关注的京沪高铁正式开通运营。作为新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路,京沪高铁贯通“三市四省”,串起京沪“经济走廊”。京沪高铁的开通,不仅乘客可以享受到便捷与实惠,沿线城市也需面对高铁带来的机遇和挑战。在享受这些待遇的同时,专家指出,各省市要想从中分得一杯羹,配套设施建设以及机车车辆的安全性绝对不容忽略。根据机车车辆的现代设计方法,对结构在要求做到尽可能轻量化的同时,也要求具备高度可靠性和足够的安全性。这两者之间常常出现矛盾,因此,如何准确研究其关键结构部件在运行中的使用寿命以及如何进行结构的抗疲劳设计是结构强度寿命预测领域研究中的前沿课题。 在随机动载作用下的结构疲劳设计更是成为当前机车车辆结构疲劳设计的研究重点,而如何预测关键结构和部件的疲劳寿命又是未来机车车辆结构疲劳设计的重要发展方向之一。机车车辆承受的外部载荷大部分是随时间而变化的循环随机载荷。在这种随机动载荷的作用下,机车车辆的许多构件都产生动态应力,引起疲劳损伤,而损伤累积后的结构破坏的形式经常是疲劳裂纹的萌生和最终结构的断裂破坏。随着国内铁路运行速度的不断提高,一些关键结构部件,如转向架的构架、牵引拉杆等都出现了一些断裂事故。因此,机车车辆的结构疲劳设计已经逐渐成为机车车辆新产品开发前期的必要过程之一,而通过有效的计算方法预测结构的疲劳寿命是结构设计的重要目标。 1.1国外 早在十九世纪后期德国工程师Wohler系统论述了疲劳寿命和循环应力的关系并提出了S-N曲线和疲劳极限的概念以来,国内外疲劳领域的研究已经产生了大量新的研究方法和研究成果。 结构疲劳设计中主要有两方面的问题:一是用一定材料制成的构件的疲劳寿命曲线;二是结构件的工作应力谱,也就是载荷谱。载荷谱包括外部的载荷及动态特性对结构的影响。根据疲劳寿命曲线和工作应力谱的关系,有3种设计概念:静态设计(仅考虑静强度);工作应力须低于疲劳寿命曲线的疲劳耐久限设计;根据工作强度设计,即运用实际使用条件下的载荷谱。实际载荷因为受到车辆等诸多因素的影响而有相当大的离散性,它严重地影响了载荷谱的最大应力幅值、分布函数及全部循环数。为了对疲劳寿命进行准确的评价,必须知道设计谱的存在概率,并且考虑实际载荷离散性,才可以确定结构可靠的疲劳寿命。 20世纪60年代,世界上第一条高速铁路建成,自那时起,一些国外高速铁路发达国家已经深入研究机车车辆结构轻量化带来的关键结构部件的疲劳强度和疲劳寿命预测问题。其中,包括日本对车轴和焊接构架疲劳问题的研究;法国和德国采用试验台仿真和实际线路相结合的技术开发出试验用的机车车辆疲劳分析方法;英国和美国对转向架累计损伤疲劳方面的研究等等。在这些研究中提出了大量有效的疲劳寿命的预测研究方法。 1.2、国内 1.2.1 国内疲劳研究现状与方法 国内铁路相关的科研院所对结构的疲劳寿命也展开了大量的研究和分析,并且得到了很多研究寿命预测方法的有效成果。疲劳寿命的估算主要分为裂纹形成阶段寿命估算和裂纹扩展阶段寿命估算两部分。常用的疲劳寿命计算方法包括名义应力寿命法、局部应变寿命法和裂纹扩展计算法。 Ⅰ. S—N方法 名义应力法,又称S—N方法,强调了长疲劳寿命和耐久性的限制,或者是假定疲劳失效不会发生时的安全应力。它以材料或零部件的疲劳寿命曲线为基础,利用名义应力或局部应力和寿命之间的关系,主要应用在线性弹性应力的分析中。 S—N曲线也称作应力循环曲线,是说明结构疲劳过程的重要方法。这个方法经常被用在变化的环境里,包括那些几乎没有塑性的长寿命疲劳问题,以及部件裂纹的萌生或裂纹的生长等问题。同时,该法主要应用在循环载荷是弹性的环境里,也就是意味着结构限制在寿命轴的疲劳循环数量必须大于10000次,这也是为了确保结构没有大的塑性发生。实际上在小于10000次循环的环境,要使用S—N方程必须更加小心。通常要使用最终的强度或者是真实的断裂应力进行分析。应力法以循环应力作为造成疲劳的原因,寿命的预测主要是应力—循环曲线(S—N曲线)。它是由常幅加载试验获得的,尽管大部分情况中实际工程结构承受的多是变幅载荷,但在疲劳寿命的估算,依然有一定的应用价值。如果是变幅载荷,需要做出S—N曲线进行修正。变化的应力时间历程一般要进行计数,用累积频次分布的形式进行寿命的预测计算。经常使用如下的公式表示整条S—N曲线: (σ-A)m N= D 或σ= A(1+C/Nα) 式中:1/m为S—N曲线的负斜率;A为材料的疲劳极限;D为材料常数;α为S—N曲线的负斜率;C为材料常数。 Ⅱ. E—N方法 局部应变法(也称E—N法)以局部应变为基准, 局部应变或应变寿命法,通常参考裂纹萌生方法,其关注的仅仅是裂纹的萌生;结构的疲劳寿命, 通常是所有的寿命(S—N或者名义应变),以及裂纹的产生或损伤误差分析之和,关注的是直到结构断裂产生的循环数。 E—N分析法使用循环应力—应变建模和Neuber弹塑性修正。可以选择分析参数的范围,包括平均应力修正模型、置信度参数、制造的细节(表面的粗糙度)以及材料的热处理。 Ⅲ. 裂纹扩展方法 Paris最早提出的裂纹前沿应力强度因子范围ΔK和裂纹扩展速率da/dN之间的经验关系是计算疲劳裂纹扩展寿命的基础[8]。基于断裂力学的裂纹扩展寿命预测法主要用于较长裂纹的损伤容限设计,最近这种方法有被拓展到结构耐久性分析领域的趋势。 利用不同技术的这几种方法有不同的精度。实际上预测总的寿命、裂纹萌生和裂纹扩展3种方法很少在相同的问题上同时使用。这是因为不同的设计理念决定了不同的分析方法。利用这3种基本方法可以分析结构的点焊、缝焊等多种焊接方式,以及旋转结构、振动疲劳、复合多轴等疲劳寿命的预测问题。 1.2.2国内近期疲劳研究领域的发展与突破 近年来,随着疲劳理论研究的进步和计算机软硬件技术的迅猛发展,在发达国家的铁路行业,产品的强度设计由原来的主要依据静强度指标和无限寿命设计发展到定量寿命设计,大大提高了产品的使用可靠性,并且降低了产品的生产成本。现代的抗疲劳设计中使用了“一体化耐久管理”(IDM——Integrated Durablity Management)的方法,该方法包括虚拟分析和疲劳试验两个方面,下面将从这两个方面分别叙述疲劳研究和应用的新发展。 1、理论分析方法的发展——虚拟计算 所谓的“虚拟”计算就是在产品的设计阶段,使用软件建立产品有关承载构件的有限元模型,使用软件在虚拟的“新产品构件”上施加载荷进行寿命的计算并可反复调整设计方案,这种计算所需时间短,费用低,降低了产品开发周期和成本。由于疲劳理论的发展结合计算机技术的进步.虚拟计算作为一种分析手段,也有很多新而且方便实用的方法。主要包括3个方面,它们分别是用S—N方法估算全寿命、用局部应力—应变估算裂纹起始寿命、用Paris公式估算裂纹扩展寿命。 ①使用PSD功率谱密度信号计算构件的全寿命 传统上人们都是使用时域信号进行寿命或损伤的计算,时域信号一般是应力、应变或载荷。在时域中可以很方便地表示周期性的信号,若用来完全地描述一个随机过程,需要非常长的信号记录,特别是对于有上个节点的有限元模型施加几十个通道的载荷的情况下,使用时域信号计算模型的寿命将非常困难,在这种情况下,疲劳寿命的计算可以在频域里完成。其主要过程是:首先对有限元模型进行频响分析,求得载荷与结构上应力的传递函数;然后,将传递函数乘以载荷的功率谱密度函数得到应力功率谱密度函数}最后使用有关的方法由应力功率谱推算结构的寿命。[9] 用应力PSD信号计算构件的寿命的方法有2种:其一是直接使用PSD信号;其二是先根据PSD信号计算出应力范围的循环数,再用它估算寿命。目前,第2种做法使用较为流行。 ②预测多轴应力状态下构件的起始寿命 多数情况下,工程构件所受的载荷是多载荷的复杂组合。这就使得构件上的某些点所受的3个主应力处于非比例状态.主应力的方向往往也随时变化,在这种应力条件下的疲劳就称为多轴疲劳。 多轴疲劳的研究最近也有了新的进展,发展了一种新方法。该方法不仅能够估算多轴应力情况下的寿命,还能够以损伤极坐标图的形式给出各个临界面上的损伤量。用这一方法来估算始裂寿命分以下几步:第一步,在承载构件上的关键点贴上应变花测得3个应变输出,或者在有限元模型上贴虚拟应变花,求得3个虚拟的应变输出;第二步,根据3个应变输出用Mroz—Garud循环塑性模型计算该关键点的其余的应力应变分量;第三步,根据材料的疲劳寿命曲线,用有关的多轴疲劳损伤寿命模型计算寿命。[10] ③预测形状不规则裂纹的扩展寿命 最近,有一种计算形状不规则裂纹的扩展寿命的新方法得到了发展,该方法是线弹性断裂力学理论与有限元方法的结合。其主要内容是首先对含裂纹的构件进行三维有限元网格的划分,网格包括裂纹块和非裂纹块,裂纹块由于包含裂纹需要较细致的划分,而非裂纹块可以划分得较粗一些。裂纹块和非裂纹块的组合可以使用多点位移约束法,使得二者的位移在其接触面上保持一致,从而使组合后的网格保持变形协调。疲劳裂纹扩展后新网格的生成可以只对裂纹块进行,非裂纹块阿格保持不变。 网格划分完毕后,应用四分之一点位移法或者三维J积分法计算裂纹扩展前沿上的各个节点的应力强度因子,J积分的计算方法有回路法和虚拟节点位移法。裂纹前沿的曲线形状可以由一些离散点(节点)来定义,那么,就可以应用Paris公式分别求这些节点上的裂纹扩展量(也就是这些节点的位移量)Δa,据此可以确定新的裂纹前沿。该方法能够模拟裂纹扩展过程,跟踪裂纹形状的发展变化,大大提高了裂纹扩展寿命的预测精度。 2、疲劳试验 使用软件来仿真计算虚拟“新产品”作为抗疲劳设计的一个手段,并不能代替疲劳试验,虚拟计算的目的是为了尽可能地减少疲劳试验的次数。新产品的疲劳可靠性最终要通过疲劳试验来检验,目前国内对铁道车辆零部件的疲劳试验,只能够做程序加载的疲劳试验。如TB1959和TB1960所规定的试验标准,用程序载荷谱加载的疲劳试验一般只能够对产品进行合格检验或产品的性能对比,不能够真正用于研究产品的寿命。在国外,主要采用随机载荷谱加载进行疲劳试验来研究产品的寿命这样就彻底消除了程序载荷谱时高低载荷的加载次序和各加载位置载荷相位差对构件寿命的影响。这种加载方法能够较为真实地模拟构件所承受的载荷,使所得的试验寿命能够真实地反映运用寿命在各个构件之间布置载荷传感器十分困难,