用有限元法进行疲劳分析

2016-11-24 13:19| 发布者: wangzhkk| 查看: 1252| 评论: 1|原作者: 不详|来自: CAE技术联盟

摘要: 　　本文详细介绍了有限元法疲劳分析的基本思路以及疲劳分析的具体分析过程

　　一、有限元法疲劳分析的基本思路
　　用有限元法进行疲劳分析，其基本思路是：首先进行静或动强度分析，然后进入到后处理器取出相关的应力应变结果，在后处理器中再定义载荷事件，循环材料特性，接着根据所需要的疲劳准则对每一个载荷事件进行寿命计算，最后根据累计损伤理论判断是否开始破坏。由于结构受力状态往往是一复杂的应力状态，而在实验中测得的结构材料S-N曲线又常是在简单应力状态下获得的，因此常用最小能量屈服准则或其它等效准则，将所研究的疲劳点上的复杂应力用一个等效应力替代。对有限元法而言，这一过程很容易实现。等效替代以后，即可参照原始材料的S-N曲线进行疲劳寿命评估。上述方法称之为应力-寿命法或S-N法，该方法不严格区分裂纹产生和裂纹扩展，而是给出结构发生突然失效前的全寿命估计。当然，还可以采用更加现代化的局部应变法或初始裂纹法。因篇幅所限，下面结合Abaqus软件，仅讨论S-N法，且针对车辆结构疲劳分析。
　　二、疲劳分析
　　由于车辆结构的零部件属于低应力、高循环疲劳，故常使用Stress life准则，并使用修正Goodman图，此时，S-N曲线的经验公式修正为：
　　计算中需要的材料参数包括：弹性模量、疲劳强度系数、疲劳强度指数、强度极限。
　　其具体的分析过程是：
　　1建立物理模型(Physical Model)
　　对于疲劳分析来说，物理模型即包含结点、单元、物理特性和材料特性的有限元模型。
　　图1-1 定义时间流程图
　　1建立数学模型(Mathematical Model)
　　数学模型也就是使用物理模型计算应力或应变。可通过 Abaqus求解器或其它求解器来建立。求解后，可从后处理器中获取相关的应力或应变。
　　2载荷工况(Loading Conditions)
　　对于静态疲劳分析来说，可以用建立载荷函数的方式施加载荷。
　　3定义事件(Events)
　　在进行疲劳评估之前，必须先定义事件。它由物理模型、数学模型、载荷工况组成，如图1-1所示。
　　4评估(Evaluation)
　　一般来说，我们可进行下列估算：
　　事件损伤(Event Damage)
　　事件损伤方向(Event Damage Direction)
　　损伤累积(Accumulated Damage)
　　事件寿命估算(Event Life Estimate)5后处理(Post Processing)
　　疲劳分析的后处理与静力学的后处理完全一致，此处不再重复。

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