Cosmos疲勞分析 (Fatigue Analysis)

2013-06-13 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

Cosmos疲勞分析 (Fatigue Analysis)

我們注意到,即使引發(fā)的應(yīng)力比所允許的應(yīng)力極限要小很多,反復(fù)加載和卸載在過一段時(shí)間后也會(huì)削弱物體。這種現(xiàn)象稱為疲勞。每個(gè)應(yīng)力波動(dòng)周期都會(huì)在一定程度上削弱物體。在數(shù)個(gè)周期之后,物體會(huì)因?yàn)樘诙А?疲勞是許多物體失效的主要原因,特別是那些金屬物體。因疲勞而失效的典型示例包括,旋轉(zhuǎn)機(jī)械、螺栓、機(jī)翼、消費(fèi)產(chǎn)品、海上平臺(tái)、船舶、車軸、橋梁和骨架。

線性和非線性結(jié)構(gòu)研究無法預(yù)測疲勞造成的失效。它們會(huì)計(jì)算專為指定約束和載荷環(huán)境設(shè)計(jì)的反應(yīng)。如果遵守了分析假設(shè),并且算出的應(yīng)力在允許的限制范圍內(nèi),則它們認(rèn)為無論應(yīng)用多少次載荷,該設(shè)計(jì)在此環(huán)境中都是安全的。

靜態(tài)研究的結(jié)果用作定義疲勞研究的基礎(chǔ)。某一位置發(fā)生疲勞失效所需的周期數(shù)取決于材料和應(yīng)力波動(dòng)。對于特定材料而言,這些信息由曲線(稱為 S-N 曲線)給出。

疲勞失效的階段
疲勞失效有三個(gè)階段:

階段 1。材料中形成一處或多處裂紋。材料的任何位置都可能形成裂紋,但通常發(fā)生的位置是邊界面,因?yàn)檫@里有更高的應(yīng)力波動(dòng)。裂紋產(chǎn)生的原因有很多。材料細(xì)微結(jié)構(gòu)的缺陷以及加工或處理引起的表面刮擦都是其中的原因。

階段 2。部分或所有裂紋因繼續(xù)應(yīng)用載荷而增大。

階段 3。設(shè)計(jì)為容忍所應(yīng)用載荷的能力繼續(xù)惡化,直到失效發(fā)生。

疲勞裂紋開始于材料表面。加強(qiáng)模型表面可以延長模型在疲勞下的壽命。

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