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solidworks教程资料:
第7章疲劳分析
学习目标
.理解疲劳的基本概念
.了解进行疲劳分析所需的信息
.理解S- N曲线的概念
.使用多个等幅事件建立疲劳分析
.评估疲劳分析的结果
7.1疲劳的概念
    观察发现,如果物体经常处于载荷不断加载和卸载的变动过程中,即使物体所承受的应力在许可
范围之内,也会遭受破坏,这种现象被称为疲劳。应力波动的每个周期都会或多或少的损坏物体。在
循环一定数量的周期之后,物体会变得越来越“衰弱”以致最终破坏。疲劳是许多物体破坏的主要原
因,尤其是金属物体。疲劳引起破坏的例子有:旋转机械、螺栓、机翼、消费品、海上平台、舰船、
车轴、桥梁、骨骼等。
    线性和非线性的结构算例并不能预测由于疲劳所引起的损坏。它们只是计算设计产品在指定约束
和载荷的外界条件下的反应。如果分析遵循了预先的假定,计算出的应力也满足许可的范围,那么就
得出结论说设计在当前外界条件下是安全的,而不考虑应力加载的次数。
    静应力分析的结果可以作为疲劳分析的基础。某个位置疲劳破坏所需经历的循环次数取决于材料、
成分和载荷类型。
7.1.1疲劳所导致的破坏阶段
    下面是疲劳所导致的3个破坏阶段:
    1)阶段1:材料中出现一处或多处的裂纹。裂纹可能出现在材料的任何位置,但通常会出现在物
体的边界面上,因为这些位置存在更高的应力波动。裂纹的出现由很多因素引起,比如材料的精微结
构不完美,物体表面因为工具或在装卸时被刮擦。
    2)阶段2:由于持续加载,导致部分或所有裂纹萌生。
    3)阶段3:设计的产品的抵抗能力会不断恶化,最终发生破坏。
    由于模型的表面暴露在各种不同环境中(湿气等),通常也是应力最高的部位,这些部位也是裂纹
最容易形成并开始扩展的地方。因此加固表面以及提高表面质量,可以提高模型的疲劳寿命。
7.1.2高、低疲劳周期
    根据应力幅度和预期的导致破坏所需的循环次数,可以将疲劳分为以下两类:
    1)高周疲劳。交替应力的大小适中,在材料中几乎不产生或只产生很小的塑性变形。处于这种载
荷下的零件,在疲劳失效发生前可以承受址高循环次数1000到10 6次。
    用来描述高周疲劳的方法称为是基于应力·寿命(S- N)的方法。材料所能承受周期性载荷的次
数反映在S- N曲线上,该曲线反映导致疲劳失效所需的应力水平与循环次数的对应关系。Solid-
Works Simulation中的疲劳分析就是采用这种方法,也是此后教程中需要继续讨论的主题。
    2)低周疲劳。交替应力具有较高的数值,并产生显著的塑性变形。由于较高的应力水平,零件在
相对少的周期载荷下而失效,因此命名为低周疲劳。基于应变一寿命的方法适合于描述这类问题,这需
要特定的程序,目前版本中不包括此内容。
7.2基于应力-寿命(S- N)的疲劳
    本章将详细讨论高周疲劳下基于应力-寿命(S- N)的方法。
    一般来说,结构体在它们的寿命极限内要经历各种载荷。经历的载荷类型也可能非常简单(最大/
最小载荷的定义已经完全明确),也可能是随机的(描述起来相对复杂)。然而,即使是某些随机载荷,
其展示的属性也可以视为确定载荷。
    通常,载荷可以分为两类:
    1)等幅载荷。
    2)变幅载荷。
    1.等幅载荷等幅的应力循环具有相同的交替应力幅及平均应力。等幅疲劳事件由交替应力、平
均应力、应力比率及周期数这4个参数完全定义。
    等幅事件中的参数如图7-1所示。
 






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