失效分析与强度准则

lsdyna 失效准则摘要：1.lsdyna 失效准则简介2.lsdyna 失效准则的分类3.lsdyna 失效准则的应用领域4.我国在失效准则研究方面的进展5.未来研究方向与挑战正文：lsdyna 失效准则是一种广泛应用于结构动力学分析的失效理论。

失效准则的制定旨在保证结构在各种工况下的安全性能。

本文将对lsdyna 失效准则进行简要介绍，并分析其在不同领域的应用及我国在该领域的研究进展。

1.lsdyna 失效准则简介lsdyna 失效准则起源于美国，是一种基于能量的失效理论。

它通过计算结构的能量变化，判断结构是否失效。

lsdyna 失效准则具有较高的计算精度和较强的适应性，能满足多种工况下的失效分析需求。

2.lsdyna 失效准则的分类lsdyna 失效准则主要分为以下几类：(1) 基于能量的失效准则，如能量释放率法、能量平衡法等。

(2) 基于变分原理的失效准则，如最大势能原理、最小势能原理等。

(3) 基于强度的失效准则，如强度折减法、等效应力法等。

3.lsdyna 失效准则的应用领域lsdyna 失效准则在以下领域得到了广泛应用：(1) 航空航天：用于分析飞行器结构在复杂工况下的安全性能。

(2) 汽车工程：用于评估汽车零部件在碰撞过程中的失效风险。

(3) 土木工程：用于预测桥梁、高楼等结构在风、地震等自然灾害下的抗灾能力。

(4) 机械制造：用于分析机床、起重设备等在极限载荷下的可靠性。

4.我国在失效准则研究方面的进展近年来，我国在失效准则研究方面取得了显著进展。

我国学者在引进、消化、吸收国外先进失效准则的基础上，发展了具有自主知识产权的失效理论。

此外，我国还积极参与国际失效准则标准的制定，为国际失效准则研究做出了贡献。

5.未来研究方向与挑战面对未来，失效准则研究仍然面临诸多挑战。

一方面，随着工程结构的日益复杂，失效准则需要不断优化和完善，以适应各种新型结构的安全分析需求。

另一方面，失效准则研究与计算机科学、材料科学等领域的交叉融合将成为新的研究热点。

ansys workbench 失效准则（实用版）目录1.ANSYS Workbench 简介2.失效准则的定义与分类3.ANSYS Workbench 中的失效准则4.失效准则在 ANSYS Workbench 中的应用5.结论正文【1.ANSYS Workbench 简介】ANSYS Workbench 是一款由 ANSYS 公司开发的综合性计算机辅助工程（CAE）软件，广泛应用于结构、流体、热传导等多物理场的仿真分析。

通过强大的图形用户界面和参数化设计，用户可以轻松地搭建模型、应用各种分析技术和求解器，以实现对工程设计的快速验证和优化。

【2.失效准则的定义与分类】失效准则，又称为失效模式或失效机理，是指在特定的工况下，材料或结构不能满足设计要求的性能指标，从而导致失效或破坏的规律。

失效准则可以分为以下几类：（1）强度失效准则：材料在应力达到其强度极限时发生失效。

（2）疲劳失效准则：材料在循环载荷作用下，经过一定次数的循环后发生失效。

（3）腐蚀失效准则：材料在腐蚀环境下，由于腐蚀作用导致其性能降低，最终发生失效。

（4）磨损失效准则：材料在摩擦、磨损作用下，表面逐渐损耗，最终导致失效。

（5）断裂失效准则：材料在裂纹扩展过程中，当裂纹长度达到临界值时发生失效。

【3.ANSYS Workbench 中的失效准则】在 ANSYS Workbench 中，失效准则主要应用于结构分析和热分析等领域。

用户可以根据不同的工程背景和需求，选择合适的失效准则进行分析。

以下是 ANSYS Workbench 中常用的失效准则：（1）强度失效准则：在结构分析中，可以使用材料强度极限来判断结构是否失效。

例如，当材料的应力达到其屈服强度或破坏强度时，结构即被认为失效。

（2）疲劳失效准则：在疲劳分析中，可以使用疲劳寿命预测方法来评估结构在循环载荷作用下的失效风险。

例如，当结构在规定的循环次数内发生断裂时，即认为其失效。

（3）腐蚀失效准则：在腐蚀分析中，可以使用腐蚀模型来预测材料在腐蚀环境下的失效程度。

第七章强度失效分析与设计准则————材料力学教案第七章强度失效分析与设计准则什么是"失效"，"材料失效"与"构件失效"或"结构失效"有何区别和联系；怎样从众多的失效现象中寻找失效规律；假设失效的共同原因，从而建立失效判据，以及相应的设计准则，以保证所设计的工程构件或工程结构不发生失效，并且具有一定的安全裕度。

这即为本章将要涉及的主要问题。

失效的类型很多，本章主要讨论受静荷载作用处于单向应力状态与一般应力状态下的材料强度失效。

失效与材料的力学行为密切相关，因此研究失效必须通过实验研究材料的力学行为。

实验是重要的，但到目前为止，人类所进行的材料力学行为与失效实验是很有限的。

怎样利用有限的实验结果建立多种情形下的失效判据与设计准则，这是本章的重点。

§7-1轴向荷载作用下材料的力学行为材料失效1. 应力——应变曲线为研究材料在常温静载作用下的力学行为需将试验材料按照国家标准作成标准试样。

然后，在试验机上进行拉伸试验，试验过程中同时自动记录试样所受的荷载及相应的变形，进而得到自开始加载至试样破断全过程的应力-应变曲线。

应力-应变曲线的形状表征着材料的特定的力学行为，对于不同的材料，应力一应变曲线各不相同，甚至有很大差异。

图7一1a、b分别为脆性和韧性金属材料的应力-应变曲线；图7-1c则为塑料的应力-应变曲线。

根据应力一应变曲线，可以得到表征材料力学行为的若干特征性能。

2. 弹性模量应力一应变曲线上的直线段称为线弹性区。

这一区域内的应力与应变之比称为材料的弹性模量(杨氏模量)，它是应力一应变曲线上直线段的斜率，用E表示。

在应力一应变曲线的非直线段，还可以定义两种模量：切线模量，即曲线在任意应变处的斜率，用E t表示。

割线模量，,即自原点至曲线上对应于任意应变点连线的斜率，用E s表示，如图7一2所示。

切线模量与割线模量统称为工程模量，如图7-2所示。

ansys acp失效准则在工程设计中，材料的失效准则是很重要的一个方面。

失效准则是用来描述材料在载荷作用下达到破坏的状态，这对于设计师来说是必不可少的信息。

在计算机辅助工程分析（CAE）软件中，ANSYS ACP是一个广泛使用的工具。

在ANSYS ACP中，可以使用不同的失效准则来分析材料在不同载荷下的破坏行为。

本文将介绍一些常见的ANSYS ACP失效准则。

各向同性材料的ACP失效准则对于各向同性材料，常用的失效准则有最大应力、最大应变和范德波尔失效准则。

最大应力失效准则最大应力失效准则是最常用的失效准则之一。

这个准则假定当最大的正（或负）应力达到材料强度时，材料将会失效。

因此，当应力状态满足以下不等式时，材料失效：σmax > σt其中，σmax是材料中最大正应力，σt是材料的张应力屈服强度。

这个失效准则在材料的强度比较明确的情况下，具有较高的可靠性。

其中，εmax是材料中最大应变，εt是材料的拉伸应变屈服强度。

与最大应力失效准则相比，该准则考虑了材料中最大应变，因此通常适用于塑性失效的情况。

范德波尔失效准则哈根-波西效应准则f1(σ1-σ01)2+f2(σ2-σ02)2+f3(σ3-σ03)2 < 1其中，σ1、σ2、σ3是材料中的应力，σ01、σ02、σ03是材料在该方向上的屈服强度，f1、f2、f3是材料的拉伸和压缩强度效应。

特尔伯准则特尔伯准则主要适用于各向异性的塑性材料。

在塑性失效的情况下，当材料中的应力状态满足以下不等式时，材料失效：总结在ANSYS ACP中，选择适当的失效准则对于材料的破坏行为进行分析非常重要。

在选择失效准则时，应该考虑材料性质、载荷类型和力学行为等因素。

常用的失效准则包括最大应力失效准则、最大应变失效准则、范德波尔失效准则、哈根-波西效应准则和特尔伯准则，根据具体情况选择合适的准则进行分析。

tsai-hill强度准则
Tsai-Hill强度准则是一种航空结构材料有效性测试的常用手段，它首次于1968年由Tsai和Hill提出
它对评估复合材料及其组合材料的界限强度，运行应力和可能失效有高度相关。

根据Tsai-Hill强度准则，弹性强度可以表示为：σ1n=σ11+σ12+σ13等，其中σ1n是单位体积的总应力强度，σ11、σ12和σ13是分别向三个不同方向的应力强度。

Tsai-Hill强度准则是评估航空复合材料结构可行性和运用应力的有效机制。

基于不同应力变形性能数据，可以计算出等效应力和弹性强度，用以预测材料组合失效的可能性，以此判断其是否可以使用。

此外，Tsai-Hill强度准则还提供了一种分析复合材料应力及其定向特性的有效方法。

通过计算多层材料的实际应力及其置信度，可以避免错误的设计和分析。

根据Tsai-Hill强度准则的特点：
可以比较和评估不同的复合材料的应力性能和耐久性，为设计实现安全运行提供有效的理论依据。

在航空工程中，Tsai-Hill强度准则可用于检验复合材料层压结构组合，对于涉及此方面的学术研究和造船工程，此方法都可以大有裨益。

1.滚动轴承的受力分析滚动轴承在工作中，在通过轴心线的轴向载荷（中心轴向载荷）Fa作用下，可认为各滚动体平均分担载荷，即各滚动体受力相等。

当轴承在纯径向载荷Fr作用下（图6），内圈沿Fr方向移动一距离δ0，上半圈滚动体不承载，下半圈各滚动体由于个接触点上的弹性变形量不同承受不同的载荷，处于Fr作用线最下位置的滚动体承载最大，其值近似为5Fr/Z（点接触轴承）或4.6Fr/Z（线接触轴承），Z为轴承滚动体总数，远离作用线的各滚动体承载逐渐减小。

对于内外圈相对转动的滚动轴承，滚动体的位置是不断变化的，因此，每个滚动体所受的径向载荷是变载荷。

2.滚动轴承的载荷计算（1）滚动轴承的径向载荷计算一般轴承径向载荷Fr作用中心O的位置为轴承宽度中点。

角接触轴承径向载荷作用中心O的位置应为各滚动体的载荷矢量与轴中心线的交点，如图7所示。

角接触球轴承、圆锥滚子轴承载荷中心与轴承外侧端面的距离a可由直接从手册查得。

接触角α及直径D，越大，载荷作用中心距轴承宽度中点越远。

为了简化计算，常假设载荷中心就在轴承宽度中点，但这对于跨距较小的轴，误差较大，不宜随便简化。

图8角接触轴承受径向载荷产生附加轴向力1)滚动轴承的轴向载荷计算当作用于轴系上的轴向工作合力为FA，则轴系中受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=FA，不受FA作用的轴承的轴向载荷Fa=0。

但角接触轴承的轴向载荷不能这样计算。

角接触轴承受径向载荷Fr时，会产生附加轴向力FS。

图8所示轴承下半圈第i个球受径向力Fri。

由于轴承外圈接触点法线与轴承中心平面有接触角α，通过接触点法线对轴承内圈和轴的法向反力Fi将产生径向分力Fri；和轴向分力FSi。

各球的轴向分力之和即为轴承的附加轴向力FS。

按一半滚动体受力进行分析，有FS ≈ 1.25 Frtan α(1)计算各种角接触轴承附加轴向力的公式可查表5。

表中Fr为轴承的径向载荷；e为判断系数，查表6；Y 为圆锥滚子轴承的轴向动载荷系数，查表7。