na動(dòng)力學(xué)應(yīng)力壽命

1、SECTION 16(S-N) 理論應(yīng)力PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-1疲勞：材料或結(jié)構(gòu)在低于強(qiáng)度極限的交變載荷作用下產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象疲勞設(shè)計(jì)方法：1、無限設(shè)計(jì)最早的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)應(yīng)力低于疲勞極限，無限不能充分利用材料承載潛能。缺點(diǎn)：構(gòu)件笨重，2、安全設(shè)計(jì)（有限設(shè)計(jì)）保證零部件在規(guī)定的使用期限內(nèi)能安全使用。安全系數(shù)：應(yīng)力安全系數(shù)和3、破損-安全設(shè)計(jì)安全系數(shù)。其實(shí)質(zhì)：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用年限中產(chǎn)生疲勞裂紋，并疲勞裂紋擴(kuò)展，但其剩余強(qiáng)度應(yīng)大于限制載荷。4、損傷容限設(shè)計(jì)

2、假定零部件內(nèi)存在初始裂紋，應(yīng)用斷裂力學(xué)方法來估算其剩余，并通過實(shí)驗(yàn)來校驗(yàn)，確保在使用期內(nèi)裂紋不致擴(kuò)展到引起破壞的程度，從而有裂紋的零部件在其使用期內(nèi)能夠安全使用。適用于裂紋擴(kuò)展緩慢而斷裂韌性高的材料。5、耐久性設(shè)計(jì)耐久性是構(gòu)件和結(jié)構(gòu)在規(guī)定的使用條件下抗疲勞性能的一種定量度量。PAT318, Section 16, September 2008Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-2(S-N) 理論應(yīng)力 S-N 方法評(píng)估全展,而沒有清楚區(qū)分初始裂紋和裂紋擴(kuò) 它通常要求涉及到幾何模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)S-N曲線 材料S-N曲線從光滑樣件試驗(yàn)

3、中獲得,隨后可以修改成為反 應(yīng)切口,表面處理等實(shí)際結(jié)構(gòu)的曲線PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-3假設(shè)和定義 變形可以被分成彈性(可完全回復(fù)的)和塑性(變形的)部分 應(yīng)力范圍是一個(gè)循環(huán)中的最大,最小應(yīng)力的代數(shù)差 應(yīng)力幅值是應(yīng)力范圍的一半PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-4S-N 分析 輸入是應(yīng)力循環(huán) 也就是大家知道的高周循環(huán)疲勞,或

4、者名義應(yīng)力方法 名義應(yīng)力循環(huán)必須是彈性的(因?yàn)槭歉咧苎h(huán)),既使在關(guān)鍵區(qū)域的局部應(yīng)力是塑性的 在MSC.Fatigue的SN 分析中, 彈性有限元結(jié)果直接用(不考慮塑性校正)PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-5測(cè)量名義應(yīng)力在關(guān)鍵區(qū)的實(shí)際應(yīng)力S-N曲線PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-6早期疲勞試驗(yàn)Wohler的鐵路部件試驗(yàn)設(shè)備(1

5、852 to 1870)S16-7PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software Corporation早期S-N曲線Wohler的一些旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)數(shù)據(jù)PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-8Stress AmplitudeUnnotched ShaftNotched ShaftLog (fatigue life)S-N 方法 S-N 方法用名義應(yīng)力范圍作為疲勞載荷的度量(兩段

6、) 在試驗(yàn)中失效 試驗(yàn)采用應(yīng)力范圍的幾個(gè)級(jí)別來表征S-N曲線 這樣的曲線可以來自光滑試件,結(jié)構(gòu)部件,子裝配或者完整PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-9S-N 的應(yīng)用 S-N 方法的應(yīng)用包括:為設(shè)計(jì)目標(biāo)確立一個(gè)適當(dāng)定義的疲勞曲線確定一個(gè)給定的疲勞強(qiáng)度展示一個(gè)提高疲勞影響的來自材料或者表面處理的為制造挑選材料解答使用中破壞的問題PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software C

7、orporationS16-10疲勞極限 恒幅加載的鋼材展示一個(gè)疲勞極限-低于這個(gè)應(yīng)力沒有明顯的疲勞損傷發(fā)生. 疲勞極限與裂紋通過第一晶界的難度有關(guān),或者占. 它可以在如幾個(gè)大載荷或腐主導(dǎo)地位的微觀蝕性環(huán)境里等減少或消除 鋁合金似乎沒有疲勞極限PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-11材料S-N 曲線Log(Stress)Steel or TiAl alloyor steel in seawaterLog(Life)PAT318, Section 16, Septe

8、mber 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-12S-N 曲線發(fā)散性n 由于試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征, 任何給的的S-N曲線關(guān)聯(lián)一定的失效概率地洞察S-N的關(guān)系可以從描述發(fā)散帶寬(標(biāo)準(zhǔn)偏差+/-3)獲得平n均曲線(50%生存率)PAT318, Section 16, September 2008Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-13分析 S-N 曲線S-N 曲線可以用冪定律表達(dá):N*Sm=const靜力極限1m2=0 表示應(yīng)力Se為疲勞極限應(yīng)力m1(Ds)1m2175

9、*1081If m >0, 一個(gè)慣例表達(dá)的102疲勞極限可以設(shè)定在:N=5*E8耐久數(shù) N (cycles) - log 刻度PAT318, Section 16, September 2008Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-14Stress range (D s) log scaleMSC.Fatigue 中S-N曲線n 對(duì)于 S-N 曲線, MSC.Fatigue 在常規(guī)冪定律中用一個(gè)變量( N*Sm=const) :S=SRI1*Nb(注:m=-1/b)n 兩個(gè)直線可以用b1和b2兩個(gè)疲勞強(qiáng)度指數(shù)來定義 (見下一個(gè)圖

10、)*MSC.Fatigue 也給一個(gè)選項(xiàng)提供一族曲線來用于多平均疲勞曲線選項(xiàng)PAT318, Section 16, September 2008Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-15MSC.Fatigue 中S-N曲線(續(xù))S=SRI1*Nb(withm=-1/b)b111m1PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-16部件S-N 曲線 對(duì)于一些部件或者特征,特別是結(jié)構(gòu)連接如:焊接,很難用材料S-N曲線去

11、反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的S-N曲線 為了避免這樣,最好去測(cè)試一個(gè)部件或者特征的名義曲線,這就是部件S-N曲線應(yīng)力PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-17部件S-N 曲線: 使用遠(yuǎn)處名義應(yīng)力P_ ANominal StressAPPCLASS F WELD DETAIL (BS7608)PAT318, Section 16, September 2008Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-18部件曲線示例: BS7

12、608 WELDStatic Limitationsconstant amplitude loadingin clean air1Effective curve obtained under variable amplitude loading, equivalent to changing slope of sr - N curveabove N = 10m(s0)1m+211107Endurance N (cycles) - log scalePAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software Corpo

13、rationS16-19Stress range (s 0) log scaleS-N 方法 相似性snomThe life of this . . . . . . . . . . . . . . . . is the same as the life of this . . . . .PAT318, Section 16, Sepitefmbbeor t2h008are subject to the same nominal stressCopyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-20snomS-N 方法 相似性(續(xù).) S-N 方法假定

14、一個(gè)部件或者結(jié)構(gòu)等同于試,如果它們承受同樣的名義應(yīng)力件的 如果測(cè)試條件不同于那些結(jié)構(gòu)的實(shí)際條件,同樣的失效, 我們需要用因子去校正如:平均應(yīng)力,環(huán)境,表面光潔度等.“疲勞的藝術(shù)是努力證明和推動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和真實(shí)壽命的相似性”PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-21練習(xí) 請(qǐng)練習(xí) MSC Fatigue Quick Start Guide下的“Workshop 2: A Simple S-N Analysis” 如果你有任何不理解的問題,提供幫助PAT318, Secti

15、on 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-22一個(gè)有孔試件的S-N分析全交變載荷P = 10,000 NPAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-23取一半有限元分析模型Symmetric BC.一半對(duì)稱模型PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16

16、-24載荷信息設(shè)置PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-25PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-26繪制簡(jiǎn)單載荷曲線PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-27選擇創(chuàng)建的載荷PAT318, Section 16

17、, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-28材料信息設(shè)置PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-29顯示云圖PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-30變幅載荷- 米勒定律 和 雨流計(jì)數(shù)法PAT318, Section 16, September 20

18、08 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-31米勒定律 塊載荷米勒定律指定每一個(gè)循環(huán)是1/Nf 的損傷，Nf是某載荷幅值的失效循環(huán)次數(shù) (通過 S-N 確定)當(dāng)損傷到達(dá)1的時(shí)候表示失效，如果總損傷D < 1預(yù)告：進(jìn)行了1/D， 循環(huán)PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-32米勒損傷計(jì)數(shù)300 Cycles材料曲線S100 MPa60000NRangeNi= åi損傷Nf= 300 = 0.

19、5%PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software Corporation損傷累積60000S16-33PalmgrenMiner 損傷累積原理PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-34Effect of Miner原理應(yīng)用在S-N曲線上的效果Original S-N CurveS-N Curve after Application of Stress for n1Cycles

20、S1S1 n1N 1Cycles to FailureN 1(log scale)S16-35PAT318, Section 16, September 2008Copyright ã2008 MSC.Software CorporationStress Amplitude (log scale)線性米勒損傷理論的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):1. 簡(jiǎn)單2. 通常落在一個(gè)球形區(qū)域e.g.S(ni ¤ Nfi ) 在(0.61-1.45)區(qū)間內(nèi)變化,平均值是1.0缺點(diǎn):假設(shè)應(yīng)力大小不影響損傷比例，例如：試驗(yàn)顯示高應(yīng)力到低應(yīng)力的變化比其它方式會(huì)引起損傷PAT318, Section 16, Se

21、ptember 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-36非線性損傷理論p優(yōu)點(diǎn): - D = (nf/Nfi)考慮了載荷幅值的變化影響.-如果p已知好的試驗(yàn)現(xiàn)象使得我們可以得到稍好的結(jié)果.缺點(diǎn): - p 必須通過一簇給定材料的應(yīng)力曲線， 因此很難獲得.-對(duì)于很多情況，載荷歷程是偽隨機(jī)的，也就是我們不知道載荷歷程.-尋找p需要在不同應(yīng)力下做很多試驗(yàn).總結(jié): 非線性理論沒有應(yīng)用是因?yàn)楸容^難使用.因此在實(shí)際中沒有使用，所以MSC.Fatigue也沒有.PAT318, Section 16, September 2008Copyri

22、ght ã2008 MSC.Software CorporationS16-37變幅載荷- 評(píng)估-PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-38什么促使疲勞斷裂? 應(yīng)力或者應(yīng)變循環(huán):TimeTime時(shí)間歷程峰值提取雨流計(jì)數(shù) 要求循環(huán)范圍和平均值PAT318, Section 16, September 2008Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-39Stress or StrainStress or

23、 Strain雨流計(jì)數(shù)PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-40雨流計(jì)數(shù) 關(guān)于雨流計(jì)數(shù)的故事：Matsuishi 和Endo 觀測(cè)雨水成瀑布樣從寶塔屋頂流行得到啟發(fā). 基本規(guī)則:雨流從每一個(gè)拐點(diǎn)開始流下，直到下 面任何一個(gè)情況： 被上面的雨滴中止，或者停止于一個(gè)在同一方向比它 更大的（或者更負(fù)的）點(diǎn) 好的描述循環(huán)是雨流循環(huán)計(jì)數(shù)矩陣PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software

24、CorporationS16-41循環(huán)計(jì)數(shù)矩陣PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-42使用雨流計(jì)數(shù): RESERVOIR METHOD Reservoir使用應(yīng)力峰值作為起始點(diǎn)創(chuàng)建(遲滯回路) 排出的水是從絕對(duì)值最小開始并且每個(gè)剩余水袋的“深度” 被PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-44雨流計(jì)數(shù)和應(yīng)力/應(yīng)變空間 周期載荷作用下的材料

25、展示著“材料記憶”影響 (它們“記得” 曾經(jīng)達(dá)到的最大應(yīng)力/應(yīng)變區(qū)間) 什么是應(yīng)力應(yīng)變單調(diào)加載曲線是滯后的循環(huán)荷載循環(huán) 雨流計(jì)數(shù)標(biāo)識(shí)為周期滯后封閉循環(huán)： 一些周期在最大的滯后循環(huán)里，一些暫停住；這些取決于周期序列PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-45MINER破壞計(jì)數(shù)300 CyclesMaterial Life CurveS100 MPa60000NRangeNiDamage = åN fi= 300= 0.5% Accumulated damage

26、Life60000PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-46分析流程 綜述峰谷提取時(shí)間歷程雨流循環(huán)計(jì)數(shù)不精確的頻率信息不精確的頻率信息TimeTimeS100 MPa60000N損傷直方圖損傷計(jì)數(shù)PAT318, SSeptember 2008Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-47Stress or StrainStress or StrainLIFE影響疲勞的因素PAT318, Section 16,

27、September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-48影響疲勞的因數(shù) 平均應(yīng)力PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-49平均應(yīng)力影響Stress amplitude N = constant for all points PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-5

28、0平均應(yīng)力 應(yīng)力比率: R = smin/smax 絕大多數(shù)試驗(yàn)采用 R = -1 (全交變載荷). 如果我們循環(huán)載荷采用其它R值,那么我們需要校正應(yīng)力范圍,以能夠比照R=-1時(shí)所獲得的循環(huán)S-N曲線. 注:受壓平均應(yīng)力不影響疲勞.PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-51平均應(yīng)力校正PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-52平均應(yīng)力校正

29、 最流行的平均應(yīng)力校正是Goodman 和Gerber 方法. 真實(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)位于兩者之間,Goodman方法更加保守一些(也就是說更安全). 第三種方法是Soderberg ，該方法非常保守（使用屈服應(yīng)力而不是最終應(yīng)力）PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-53平均應(yīng)力校正的效果s a + s m= 1 Goodman methodSeSuö 2sæ s+ çm ÷ = 1 aSe Gerber methodè S

30、u øsa =應(yīng)力幅值s m = 平均應(yīng)力= 拉伸強(qiáng)度極限應(yīng)力Su當(dāng) s m = 0Se =等效應(yīng)力幅值PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-54平均應(yīng)力校正UNSAFESAFEHaigh 圖S16-55PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software Corporation平均應(yīng)力應(yīng)力幅值 N = constant for all points GerberGoodm

31、anPAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-56影響疲勞的因素 平均應(yīng)力 部件PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-57部件小的試驗(yàn)室樣件和大的工程結(jié)構(gòu)對(duì)耐久極限的影響:PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-58

32、部件用于設(shè)計(jì)的Se的耐久極限 Se:可以從試驗(yàn)的任意Se=SeCsizePAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-59影響疲勞的因素 平均應(yīng)力 部件 載荷類型PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-60載荷類型問題:l 數(shù)據(jù)來自旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)l 結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)受拉和扭l 一個(gè)保守的軸載對(duì)彎曲載荷的耐久極限比:0.7Se (軸向) .70 Se(彎曲)l

33、 一個(gè)扭轉(zhuǎn)相似的比率可以給出:.577 Se (扭轉(zhuǎn)) .577 Se(彎曲)PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-61影響疲勞的因素 平均應(yīng)力 部件 載荷類型 切口和不連續(xù)性PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-62切口 另外一個(gè)減少部件中.的因素是切口或者應(yīng)力集 通常,除非高強(qiáng)度金屬材料,部件的疲勞極限可以 通過Kt 因子來處理. K

34、t 和 Kf 的不同是由于材料對(duì)切口靈敏度造成的,對(duì)于高強(qiáng)度金屬這個(gè)差別最大.PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-63切口 (Kt 應(yīng)力集中系數(shù) )Example from Petersons Stress Concentration Factors (Walter D. Piley)PAT318, Section 16, September 2008Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-64應(yīng)力集中的處

35、理方法 在應(yīng)力集中區(qū)域很少可能貼應(yīng)變片測(cè)量. 實(shí)際上是把應(yīng)變片貼在接近應(yīng)力集中的地方用應(yīng)力校正因子Kt去放大以得到應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng) 力值.PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-65實(shí)測(cè)的名義應(yīng)力 = S應(yīng)力集中區(qū)域的真實(shí)應(yīng)力s = S . Kt應(yīng)力集中在 Fatigue中處理方法在疲勞問題上,應(yīng)力集中的切口會(huì)減少給定,可以用疲勞強(qiáng)度縮減因子Kf來表示,確切地說, Kf 來自較長(zhǎng)的疲勞它是一個(gè)比值:沒有切口的疲勞強(qiáng)度測(cè)試,Kf=-有切口的疲勞強(qiáng)度它取決于材料和幾何形狀

36、,通常小于Kt .PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-66Kf 和 Kt的關(guān)系Kt 僅依賴于幾何形狀,比較容易獲得,但是Kf 論上講,應(yīng)該測(cè)量?jī)烧咚械慕M合.還取決于材料,理首先,我們定義參數(shù)q,切口靈敏度因子:q=(Kf - 1) / (Kt - 1)對(duì)于切口不靈敏的材料:Kf 對(duì)于切口很靈敏的材料:Kf=1 and q=0.= Ktand q=1.PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 M

37、SC.Software CorporationS16-67Kf 和 Kt的關(guān)系經(jīng)驗(yàn)公式, 可以表達(dá)為:q = 1 / ( 1 + a / r )r 是切口根部的半徑, “a” 是材料 UTS的函數(shù):a = 0.0254 ( 2079 / UTS )Units: MPa & mm綜合經(jīng)驗(yàn) :(Kf from Kt)1.8PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-68Kf = 1 + ( Kt - 1 ) / ( 1 + a / r )使用Kt (SN Analys

38、is)的兩者途徑修改時(shí)間歷程修改疲勞曲線曲線.縮小疲勞 通過對(duì)初始的時(shí)間歷程乘以Kt得到新的歷程曲線 這個(gè)顯然比較容易,但是對(duì)于大的時(shí)間歷程文件需要花費(fèi)長(zhǎng)的時(shí)間去計(jì)算.使用疲勞縮減因子Kf.Kf 是Kt 的函數(shù),表達(dá)材料對(duì)切口的敏感程度.保守情況取:Kf = KtPAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-69Kt 和 Kf 對(duì)疲勞的影響Cross Plot of Data : KFEFFECTNOTCHEDUNNOTCHED1000800600SMOOTH400200K

39、t=3, Kf=2.671E31E41E51E61E71E8Life(Cycles)PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-70Amplitude(MPa)Kt 和 Kf 對(duì)疲勞的影響時(shí)候大. 切口對(duì)于短情況的影響沒有長(zhǎng) 這個(gè)可以在 1000 次循環(huán)使用一個(gè)分隔Kf 因子.PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-71切口影響Transitio

40、n Life1000 cyclesKfStressKfLifePAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-72Kf的評(píng)估曲線(From Juvinall)PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-73影響疲勞的因素 平均應(yīng)力 部件 載荷類型 切口和表面不連續(xù)性 表面處理和光潔度PAT318, Section 16, September 2008 C

41、opyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-74表面處理和光潔度 疲勞裂紋通常開始在表面,因此表面情況對(duì)一個(gè)部件的影響很大.的 表面越光滑,它能夠承受產(chǎn)生初裂紋的時(shí)間越長(zhǎng). 表面殘余應(yīng)力也影響裂紋產(chǎn)生,殘余壓應(yīng)力在高周疲 勞時(shí)候會(huì)延遲初裂紋的產(chǎn)生 表面處理用來產(chǎn)生殘余應(yīng)力.PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-75表面情況處理的效果PAT318, Section 16, September 2008 Copyrig

42、ht ã2008 MSC.Software CorporationS16-76表面注: 這些曲線僅僅用于鋼.PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-77表面的影響從類似于前面幻燈片曲線獲得. 表面 強(qiáng)度縮減因子涉及到表面處理因子和鋼的強(qiáng)度. 有時(shí)候曲線是定性的,如精.應(yīng)力縮減因子,考慮耐久性 表面粗糙考慮是通過和疲勞極限. 在對(duì)數(shù)圖上,應(yīng)力位置不受什么影響的.曲線范圍的調(diào)整,在1000次PAT318, Section 16, September 2008 C

43、opyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-78表面1000 cycles情況的校正Transition LifeStressLifeS16-79PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software Corporation殘余壓應(yīng)力的效果CompnComprnComprn+=Surface Compression Stress這個(gè)影響主要是Oscillating bending Stress高周情況的,這樣的情況是施加在表面殘余應(yīng)力不是張力,所以促使裂紋產(chǎn)生.

44、表面的應(yīng)力不足以克服殘余PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-80essionTensioessionTensioressionTensio我們?nèi)绾潍@得預(yù)壓應(yīng)力? 噴丸 火球作用在零件表面產(chǎn)生預(yù) 冷軋 軋過零件表面產(chǎn)生預(yù) 鍍鎳 浸泡在氨水中加熱部件.零件膨脹和硝酸鹽 (氣體和金屬化學(xué)反應(yīng)).零件在冷卻后被鍍上一層,也就產(chǎn)生預(yù)壓效果.PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Software CorporationS16-81基于安全系數(shù)的Goodmansa ´ fsmsu+= 1Sef ´ sa= Se( 1 sm ¤ su)Se (¤ su)smf =-s-1aSesu= Endurance Limit ;= Ultimate stress系數(shù)可以增加交變應(yīng)力不引起任何疲勞失效.PAT318, Section 16, September 2008 Copyright ã2008 MSC.Soft