疲劳寿命理论及应用
3．疲劳寿命理论及应用
(1)疲劳损伤发生在受交变应力(或应变)作用的零件和构件，如起重机的桥架和其他结构件、压力容器、机器的轴和齿轮等，它导致零件或构件的过大变形或断裂。零件和构件在低于材料屈服极限的交变应力(或应变)的反复作用下，经过一定的循环次数以后，在应力集中部位萌生裂纹。裂纹在一定条件下扩展，最终突然断裂，这一失效过程称为疲劳破坏。材料在疲劳破坏前所经历的应力循环数称为疲劳寿命。
(2)常规疲劳强度计算是以名义应力为基础的，可分为无限寿命计算和有限寿命计算。零件的疲劳寿命与零件的应力、应变水平有关，它们之间的关系可以用应力一寿命曲线(e-n曲线)和应变一寿命曲线(δ-n曲线)表示。应力一寿命曲线和应变一寿命曲线统称为s-n曲线。根据试验可得其数学表达式。在疲劳试验中，实际零件尺寸和表面状态与试样有差异，常存在由圆角、链槽等引起的应力集中，所以，在使用时必须引入应力集中系数k、尺寸系数ε和表面系数β。
(3)循环应力的特性用最小应力e min与最大应力e max的比值r=e min／e max表示，r称为循环特征。对应于不同循环特征，有不同的s-n曲线、疲劳极限和条件疲劳极限。对不同方向的应力，可用正负值加以区别，如拉应力为正值，压应力为负值。当r=-1，即e min=e max 时，称为对称循环应力；当r=0，即e min=0时，称为脉动循环应力；当r=+1，即e min=e max 时，应力不随时间变化，称为静应力；当+1>r>-1时，统称为不对称循环应力。对应于不同循环特征，有不同的s-n曲线、疲劳极限和有限寿命的条件疲劳极限。
材料疲劳极限可从有关设计手册、材料手册中查出。缺乏疲劳极限数据时，可用经验的方法根据材料的屈服极限es，和断裂极限eb计算。
零件的疲劳极限erk和τrk是根据所使用材料的疲劳极限，考虑零件的应力循环特性、尺寸效应、表面状态应力集中等因素确定。
(4)疲劳损伤积累理论认为：当零件所受应力高于疲劳极限时，每一次载荷循环都对零件造成一定量的损伤，并且这种损伤是可以积累的；当损伤积累到临界值时，零件将发生疲劳破坏。较重要的疲劳损伤积累理论有线性疲劳损伤积累理论和非线性疲劳损伤积累理论。线性疲劳损伤积累理论认为，每一次循环载荷所产生的疲劳损伤是相互独立的，总损伤是每一次疲劳损伤的线性累加，它最具代表性的理论是帕姆格伦一迈因纳定理。
(5)迈因纳(palmgren-miner)定理
设在载荷谱中，有应力幅为e1, e2…ei…,等各级应力，其循环数分别为n1、n2…ni…从材料的s-n曲线，可以查到对应于各级应力的达到疲劳破坏的循环数n1、n2…ni…根据疲劳损伤积累为线性关系的理论，比值ni/ni为材料受到应力ei的损伤率。发生疲劳破坏，即损伤率达到100％的条件为：
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4．损伤零件寿命估算
计算带缺陷零件的剩余自然寿命一般采用断裂力学理论，通过建立裂纹扩展速率与断裂力学参量之间的关系来进行计算。断裂力学理论认为：零件的缺陷在循环载荷作用下会逐步扩大，当缺陷扩大到临界尺寸后将发生断裂破坏。这个过程被称为疲劳断裂过程。
疲劳断裂过程大致可分为四个阶段，即成核、微观裂纹扩展、宏观裂纹扩展及断裂。
损伤零件疲劳寿命的估算主要应用帕利斯(paris)定理。
帕利斯(paris)定理主要内容是：对裂纹扩展规律的研究，断裂力学从研究裂纹尖端附近的应力场和应变场出发，导出裂纹体在受载条件下裂纹尖端附近应力场和应变场的特征量来进行。这个特征量用应力强度因子k表示。k值的变化幅度也是控制裂纹扩展速度da／dn的主要参量。在考虑材料性能参量对裂纹扩展速度的影响后，帕利斯提出了以下裂纹扩展速度的半经验公式：
da／dn=a(δk)n
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产品生命周期理论
产品生命周期理论(Product Life Cycle) 产品生命周期理论简介 产品生命周期理论是美国哈佛大学教授雷蒙德·弗农(Raymond Vernon)1966年在其《产品周期中的国际投资与国际贸易》一文中首次提出的。 产品生命周期(product life cycle)，简称PLC，是产品的市场寿命，即一种新产品从开始进入市场到被市场淘汰的整个过程。费农认为：产品生命是指市上的的营销生命，产品和人的生命一样，要经历形成、成长、成熟、衰退这样的周期。就产品而言，也就是要经历一个开发、引进、成长、成熟、衰退的阶段。而这个周期在不同的技术水平的国家里，发生的时间和过程是不一样的，期间存在一个较大的差距和时差，正是这一时差，表现为不同国家在技术上的差距，它反映了同一产品在不同国家市场上的竞争地位的差异，从而决定了国际贸易和国际投资的变化。为了便于区分，费农把这些国家依次分成创新国(一般为最发达国家)、一般发达国家、发展中国家。 典型的产品生命周期一般可以分成四个阶段，即介绍期(或引入期)、成长期、成熟期和衰退期。 (1)第一阶段：介绍(引入)期 指产品从设计投产直到投入市场进入测试阶段。新产品投入市场，便进入了介绍期。此时产品品种少，顾客对产品还不了解，除少数追求新奇的顾客外，几乎无人实际购买该产品。生产者为了扩大销路，不得不投入大量的促销费用，对产品进行宣传推广。该阶段由于生产技术方面的限制，产品生产批量小，制造成本高，广告费用大，产品销售价格偏高，销售量极为有限，企业通常不能获利，反而可能亏损。 (2)第二阶段：成长期 当产品进入引入期，销售取得成功之后，便进入了成长期。成长期是指产品通过试销效果良好，购买者逐渐接受该产品，产品在市场上站住脚并且打开了销路。这是需求增长阶段，需求量和销售额迅速上升。生产成本大幅度下降，利润迅速增长。与此同时，竞争者看到有利可图，将纷纷进入市场参与竞争，使同类产品供给量增加，价格随之下降，企业利润增长速度逐步减慢，最后达到生命周期利润的最高点。 (3)第三阶段：成熟期 指产品走入大批量生产并稳定地进入市场销售，经过成长期之后，随着购买产品的人数增多，市场需求趋于饱和。此时，产品普及并日趋标准化，成本低而产量大。销售增长速度缓慢直至转而下降，由于竞争的加剧，导致同类产品生产企之间不得不加大在产品质量、花色、规格、包装服务等方面加大投入，在一定程度上增加了成本。 (4)第四阶段：衰退期
疲劳分析方法
疲劳寿命分析方法 摘要：本文简单介绍了在结构件疲劳寿命分析方法方面国内外的发展状况,重点讲解了结构件寿命疲劳分析方法中的名义应力法、局部应力应变法、应力应变场强度法四大方法的估算原理。 疲劳是一个既古老又年轻的研究分支，自Wohler将疲劳纳入科学研究的范畴至今，疲劳研究仍有方兴未艾之势，材料疲劳的真正机理与对其的科学描述尚未得到很好的解决。疲劳寿命分析方法是疲分研究的主要内容之一，从疲劳研究史可以看到疲劳寿命分析方法的研究伴随着整个历史。 金属疲劳的最初研究是一位德国矿业工程帅风W.A.J.A1bert在1829年前后完成的。他对用铁制作的矿山升降机链条进行了反复加载试验，以校验其可靠性。1843年，英国铁路工程师W.J.M.Rankine对疲劳断裂的不同特征有了认识，并注意到机器部件存在应力集中的危险性。1852年-1869年期间，Wohler对疲劳破坏进行了系统的研究。他发现由钢制作的车轴在循环载荷作用下，其强度人大低于它们的静载强度，提出利用S-N 曲线来描述疲劳行为的方法，并是提出了疲劳“耐久极限”这个概念。1874年，德国工程师H.Gerber开始研究疲劳设计方法，提出了考虑平均应力影响的疲劳寿命计算方法。Goodman讨论了类似的问题。1910年，O.H.Basquin提出了描述金属S-N曲线的经验规律，指出：应力对疲劳循环数的双对数图在很大的应力范围内表现为线性关系。Bairstow通过多级循环试验和测量滞后回线，给出了有关形变滞后的研究结果，并指出形变滞后与疲劳破坏的关系。1929年B.P.Haigh研究缺口敏感性。1937年H.Neuber指出缺口根部区域内的平均应力比峰值应力更能代表受载的严重程度。1945年M.A.Miner 在J.V.Palmgren工作的基础上提出疲劳线性累积损伤理论。L.F.Coffin和S.S.Manson各自独立提出了塑性应变幅和疲劳寿命之间的经验关系，即Coffin—Manson公式，随后形成了局部应力应变法。 中国在疲劳寿命的分析方面起步比较晚，但也取得了一些成果。浙江大学的彭禹，郝志勇针对运动机构部件多轴疲劳载荷历程提取以及在真实工作环境下的疲劳寿命等问题，以发动机曲轴部件为例，提出了一种以有限元方法，动力学仿真分析以及疲劳分
外文翻译----产品生命周期理论
外文翻译： 产品生命周期理论 原文来源：Raymond Vernon.《. International investment and international trade in the product cycle 》 译文正文： 产品生命周期（product life cycle ），简称PLC，是产品的市场寿命，即一种新产品从开始进 入市场到被市场淘汰的整个过程。费农认为：产品生命是指市上的的营销生命，产中和人的生命一样，要经历形成、成长、成熟、衰退这样的周期。就产品而言，也就是要经历一个开发、引进、成长、成熟、衰退的阶段。而这个周期在不同的技术水平的国家里，发生的时间和过程是不一样的，期间存在一个较大的差距和时差，正是这一时差，表现为不同国家在技术上的差距，它反映了同一产品在不同国家市场上的竞争地位的差异，从而决定了国际贸易和国际投资的变化。为了便于区分，费农把这些国家依次分成创新国（一般为最发达国家）、一般发达国家、发展中国家。 典型的产品生命周期一般可以分成四个阶段，即介绍期（或引入期）、成长期、成熟期和衰退期。就像是人类，产品也有它自己的生命周期，从出生到死亡经过各种阶段。 新产品投入市场，便进入了介绍期。此时产品品种少，顾客对产品还不了解，除少数追求新奇的顾客外，几乎无人实际购买该产品。生产者为了扩大销路，不得不投入大量的促销费用，对产品进行宣传推广。该阶段由于生产技术方面的限制，产品生产批量小，制造成本高，广告费用大，产品销售价格偏高，销售量极为有限，企业通常不能获利，反而可能亏损。 当产品进入引入期，销售取得成功之后，便进入了成长期。成长期是指产品通过试销效果良好，购买者逐渐接受该产品，产品在市场上站住脚并且打开了销路。这是需求增长阶段，需求量和销售额迅速上升。生产成本大幅度下降，利润迅速增长。与此同时，竞争者看到有利可图，将纷纷进入市场参与竞争，使同类产品供给量增加，价格随之下属，企业利润增长速度逐步减慢，最后达到生命周期利润的最高点。 产品走入大批量生产并稳定地进入市场销售，经过成长期之后，随着购买产品的人数增多，市场需求趋于饱和。此时，产品普及并日趋标准化，成本低而产量大。销售增长速度缓慢直至转而下降，由于竞争的加剧，导致同类产品生产企之间不得不加大在产品质量、花色、规格、包装服务等方面加大投入，在一起程度上增加了成本。 产品进入了淘汰阶段。随着科技的发展以及消费习惯的改变等原因，产品的销售量和利润持续下降，产品在市场上已经老化，不能适应市场需求，市场上已经有其它性能更好、价格更低的新产品，足以满足消费者的需求。此时成本较高的企业就会由于无利可图而陆续停止生产，该类产品的生命周期也就陆续结束，以至最后完全撤出市场。 产品生命周期是一个很重要的概念，它和企业制定产品策略以及推广策略有着直接的联系。管理者要想使他的产品有一个较长的销售周期，以便赚取足够的利润来补偿在推出该产品时所做出的一切努力和经受的一切风险，就必须认真研究和运用产品的生命周期理论，此外，产品生命周期也是推广人员用来描述产品和市场运作方法的有力工具。 原文正文 The product life cycle of the products, as PLC is life, namely a market new products into the market from the start to the whole process of elimination by the market. Vernon: refers to the city life, the life of the marketing and human life during, experiences, growth, maturity, recession this cycle. Is product, also is to experience a development, introduction, growth, maturity and recession. But this cycle in different countries, the
柔性结构疲劳寿命的预测方法
文章编号:167325196(2008)0420170203 柔性结构疲劳寿命的预测方法 董黎生,程 迪 (郑州铁路职业技术学院机车车辆系,河南郑州 450052) 摘要:讨论柔性构架结构疲劳寿命的预测方法,建立刚柔耦合多体动力学模型,计算结构危险点的动载荷时间历程;利用有限元准静态分析法,获得应力影响因子;利用模态分析技术获得结构固有频率和模态振型,确定结构的危险点位置。基于危险应力分布的动载荷历程,结合材料特性曲线以及线性损伤理论,进行标准时域的柔性结构应力应变的循环计数,损伤预测和寿命估计.应用该方法对构架结构进行疲劳寿命预测,结果表明,该预测方法预测精度有效,可以有效提高结构耐久性设计质量. 关键词:多体系统;柔性结构;有限元;疲劳寿命预测 中图分类号:O346 文献标识码:A Prediction method of fatigue life of flexible structure DON G Li2sheng,C H EN G Di (Locomotive and Rolling Stock Depart ment,Zhengzhou Railway Vocational&Technical College,Zhengzhou 450052,China) Abstract:Prediction met hod of fatigue life of flexible f ramed st ruct ure was discussed,dynamic model of rigidity2flexibility co upled multi2body was established,and time history of dynamic load at t he critical point of t he st ruct ure was comp uted.Influential factors of st resses were obtained by using t he finite element analysis met hod for quasi2static conditions.The nat ural frequency and vibration modes of t he struct ure as well as t he location of it s critical point were determined by using t he model analysis technique.Based on t he dynamic load history of critical st ress distribution and employing t he material characteristic curves and it s linear damage t heory,t he cyclic counting of stresses and st rains,damage p rediction,and life estimation of t he flexible st ruct ure were performed in standard time domain.The fatigue life prediction of t he f ramed st ruct ure was conducted wit h t his met hod and it was shown by t he result t hat t he prediction accuracy was valid and t he design quality of struct ure durability would be effectively imp roved. K ey w ords:multi2body system;flexible st ruct ure;finite element;fatigue life prediction 预测结构寿命最有效方法是通过室内工作台或线路耐久性试验获得危险点的动应力历程数据.对一些复杂结构,要在室内进行耐久性试验几乎是不可能的.而在实际线路上进行耐久性试验,耐久性试验费用昂贵,试验周期也长,受到运行路线和时间等诸多条件限制,只能在有限的线路和时段内进行构架结构危险部位的动应力测试,进而通过应力应变数据的有效采集和雨流法统计处理,最后根据相关损伤累计理论进行结构寿命估计. 文献[1]中首次在国内外提出通过动力学仿真及有限元分析混合技术手段进行车体结构疲劳寿命 收稿日期:2008202229 作者简介:董黎生(19622),男,山西万荣人,副教授.的评估.就机车车辆而言,在运行过程中反复承受随机轨道不平顺传递的持续小幅振动载荷、过曲线、过道岔以及启动制动时的冲击等复合载荷的作用,导致结构关键部位,如关键位置处的焊接接头以及焊接区域局部应力集中发生,从而导致裂纹萌生和扩展等结构疲劳现象的发生.针对这些疲劳问题,现场一般采用设置局部加强筋、开设止裂板等措施来提高其局部静强度和分化应力集中导致的影响.但是这些措施并没有从整车系统动态特性的角度考虑问题,因此可能再次导致结构刚度的分布不均,从而使得结构其他部位再次出现新的疲劳问题.在文献[1～8]的基础上,本文提出一种柔性结构疲劳寿命的预测方法,对机车车体结构进行寿命预测. 第34卷第4期2008年8月 兰 州 理 工 大 学 学 报 Journal of Lanzhou University of Technology Vol.34No.4 Aug.2008
金属疲劳寿命预测
金属疲劳寿命的预测 摘要 当一个金属样品受到循环载荷时，大量的起始裂纹将在它的体内出现。样品形成了有初始裂纹的样本：样品越大，样本也越大。在作者先前的研究中表明，在极值统计的帮助下，通过估计最大预期裂纹深度能够预测疲劳极限。本来表明，在一个类似的方式下，疲劳极限以上的疲劳裂纹萌生时间是可以预测的。用最小的分布可得到最短预期初始时间的预测，代替了用最大分布估计最大裂纹尺寸，并以广泛的实验数据获得了好的赞同。 本文为构件的总的疲劳寿命估计提供了一种新的方法。当得知了预计的裂纹萌生寿命和临界裂纹尺寸时，稳定的裂纹扩展就能通过Paris law计算出来。总的疲劳寿命的估算值是裂纹萌生和裂纹扩展的总和。本文介绍的是：为发现任何一种材料裂纹萌生寿命而相应的构建设计曲线的方法。 1、介绍 估计金属构件疲劳寿命的最古老和最常用的方法是S-N曲线，尽管它的缺点众所周知。其中之一是，因观察试样缺口的光滑程度不同而使得疲劳寿命有很大的不同。有些手册尝试通过为不同的应力值浓度的因素单独设计曲线解决这个问题，如Buch。其被当时看作是避免这一问题的局部应变方法。在这种方法中，提出了无论试样的形状如何，相同的应变振幅总是相同的疲劳寿命。 一个构件的总疲劳寿命可以分为3个阶段：裂纹产生、裂纹稳定扩展和裂纹失稳生长。最后一个阶段很迅速，在估计总的疲劳寿命时可以在实际工作中忽略。利用LEFM可获得裂纹稳定生长的可靠样本。不同几何的应力强度因子和所收录例子的大量的公式都可在文献中找到，并且权函数的使用为扩展这种方法的使用提供了可能性。 用类似LEFM的方式对裂纹初始相位的建模，或裂纹的扩展做了很多的尝试，例如：Miller，Austen，Cameron and Smith。另一种方法是用局部应变方法仅对初始寿命进行估计，然后用LEFM和一个合适的计算机程序完成对总疲劳寿命的计算。 经Makkonen研究表明，统计方法能够用来预测金属构件的疲劳极限。当一个构件受到交变载荷时，大量的微裂纹将在它的内部产生，裂纹的数量取决于试样的大小。运用极值统计法来计算裂纹样品类型中的最大裂纹的估计值成为可
细解Ansys疲劳寿命分析
细解Ansys疲劳寿命分析 2013-08-29 17:16 by:有限元来源:广州有道有限元 ANSYS Workbench 疲劳分析 本章将介绍疲劳模块拓展功能的使用: –使用者要先学习第4章线性静态结构分析. ?在这部分中将包括以下内容: –疲劳概述 –恒定振幅下的通用疲劳程序，比例载荷情况 –变振幅下的疲劳程序,比例载荷情况 –恒定振幅下的疲劳程序，非比例载荷情况 ?上述功能适用于ANSYS DesignSpacelicenses和附带疲劳模块的更高级的licenses. A. 疲劳概述 ?结构失效的一个常见原因是疲劳,其造成破坏与重复加载有关 ?疲劳通常分为两类: –高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的. 因此，应力通常比材料的极限强度低. 应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳. –低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算. ?在设计仿真中, 疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳. 接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论. …恒定振幅载荷 ?在前面曾提到, 疲劳是由于重复加载引起: –当最大和最小的应力水平恒定时, 称为恒定振幅载荷. 我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论. –否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷
…成比例载荷 ?载荷可以是比例载荷, 也可以非比例载荷:–比例载荷, 是指主应力的比例是恒定的,并且主应力的削减不随时间变化. 这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算.–相反, 非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系,典型情况包括:?在两个不同载荷工况间的交替变化?交变载荷叠加在静载荷上?非线性边界条件
疲劳分析流程fatigue
摘要：疲劳破坏是结构的主要失效形式，疲劳失效研究在结构安全分析中扮演着举足轻重的角色。因此结构的疲劳强度和疲劳寿命是其强度和可靠性研究的主要内容之一。机车车辆结构的疲劳设计必须服从一定的疲劳机理,并在系统结构的可靠性安全设计中考虑复合的疲劳设计技术的应用。国内的机车车辆主要结构部件的疲劳寿命评估和分析采用复合的疲劳设计技术，国外从疲劳寿命的理论计算和疲劳试验两个方面在疲劳研究和应用领域有很多新发展的理论方法和技术手段。不论国内国外，一批人几十年如一日致力于疲劳的研究，对疲劳问题研究贡献颇多。 关键词：疲劳UIC标准疲劳载荷IIW标准S-N曲线机车车辆 一、国内外轨道车辆的疲劳研究现状 6月30日15时，备受关注的京沪高铁正式开通运营。作为新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路，京沪高铁贯通“三市四省”，串起京沪“经济走廊”。京沪高铁的开通，不仅乘客可以享受到便捷与实惠，沿线城市也需面对高铁带来的机遇和挑战。在享受这些待遇的同时，专家指出，各省市要想从中分得一杯羹，配套设施建设以及机车车辆的安全性绝对不容忽略。根据机车车辆的现代设计方法，对结构在要求做到尽可能轻量化的同时，也要求具备高度可靠性和足够的安全性。这两者之间常常出现矛盾，因此，如何准确研究其关键结构部件在运行中的使用寿命以及如何进行结构的抗疲劳设计是结构强度寿命预测领域研究中的前沿课题。 在随机动载作用下的结构疲劳设计更是成为当前机车车辆结构疲劳设计的研究重点，而如何预测关键结构和部件的疲劳寿命又是未来机车车辆结构疲劳设计的重要发展方向之一。机车车辆承受的外部载荷大部分是随时间而变化的循环随机载荷。在这种随机动载荷的作用下，机车车辆的许多构件都产生动态应力，引起疲劳损伤，而损伤累积后的结构破坏的形式经常是疲劳裂纹的萌生和最终结构的断裂破坏。随着国内铁路运行速度的不断提高，一些关键结构部件，如转向架的构架、牵引拉杆等都出现了一些断裂事故。因此，机车车辆的结构疲劳设计已经逐渐成为机车车辆新产品开发前期的必要过程之一，而通过有效的计算方法预测结构的疲劳寿命是结构设计的重要目标。 国外 早在十九世纪后期德国工程师Wohler系统论述了疲劳寿命和循环应力的关系并提出了S-N
产品生命周期理论
产品生命周期理论 产品生命周期理论是美国哈佛大学教授雷蒙德·弗农(Raymond Vernon)1966年在其《产品周期中的国际投资与国际贸易》一文中首次提出的。 产品生命周期(product life cycle)，简称PLC，是产品的市场寿命，即一种新产品从开始进入市场到被市场淘汰的整个过程。费农认为：产品生命是指市上的的营销生命，产品和人的生命一样，要经历形成、成长、成熟、衰退这样的周期。就产品而言，也就是要经历一个开发、引进、成长、成熟、衰退的阶段。而这个周期在不同的技术水平的国家里，发生的时间和过程是不一样的，期间存在一个较大的差距和时差，正是这一时差，表现为不同国家在技术上的差距，它反映了同一产品在不同国家市场上的竞争地位的差异，从而决定了国际贸易和国际投资的变化。为了便于区分，费农把这些国家依次分成创新国(一般为最发达国家)、一般发达国家、发展中国家。 注意：1.产品生命周期与产品使用寿命不同。2.产品生命周期是指产品某个具体品种的生命周期。3.产品生命周期主要是通过市场销售量的变化 典型的产品生命周期一般可以分成四个阶段，即引入期、成长期、成熟期、销售下降期和衰亡期。 (1)第一阶段：引入期 指产品从设计投产直到投入市场进入测试阶段。新产品投入市场，便进入了介绍期。此时产品品种少，顾客对产品还不了解，除少数追求新奇的顾客外，几乎无人实际购买该产品。生产者为了扩大销路，不得不投入大量的促销费用，对产品进行宣传推广。该阶段由于生产技术方面的限制，产品生产批量小，制造成本高，广告费用大，产品销售价格偏高，销售量极为有限，企业通常不能获利，反而可能亏损。 (2)第二阶段：成长期 当产品进入引入期，销售取得成功之后，便进入了成长期。成长期是指产品通过试销效果良好，购买者逐渐接受该产品，产品在市场上站住脚并且打开了销路。这是需求增长阶段，需求量和销售额迅速上升。生产成本大幅度下降，利润迅速增长。与此同时，竞争者看到有利可图，将纷纷进入市场参与竞争，使同类产品供给量增加，价格随之下降，企业利润增长速度逐步减慢，最后达到生命周期利润的最高点。 (3)第三阶段：成熟期 指产品走入大批量生产并稳定地进入市场销售，经过成长期之后，随着购买产品的人数增多，市场需求趋于饱和。此时，产品普及并日趋标准化，成本低而产量大。销售增长速度缓慢直至转而下降，由于竞争的加剧，导致同类产品生产企之间不得不加大在产品质量、花色、规格、包装服务等方面加大投入，在一定程度上增加了成本。 （4）第四阶段：销售下降期 当国外的生产能力达到能满足本国需求，新产品进入销售下降期。这一时期产品已高度标准化，技术投入更少，国外生产者利用规模经济大批量生产，生产成本降低，创新国失去优势，出口量下降
第6章结构件及连接的疲劳强度计算原理分解
148 第6章 结构件及连接的疲劳强度 随着社会生产力的发展，起重机械的应用越来越频繁，对起重机械的工作级别要求越来越高。《起重机设计规范》GB/T 3811-2008规定，应计算构件及连接的抗疲劳强度。对于结构疲劳强度计算，常采用应力比法和应力幅法，本章仅介绍起重机械常用的应力比法。 6.1 循环作用的载荷和应力 起重机的作业是循环往复的，其钢结构或连接必然承受循环交变作用的载荷，在结构或连接中产生的应力是变幅循环应力，如图6-1所示。 起重机的一个工作循环中，结构或连接中某点的循环应力也是变幅循环应力。起重机工作过程中每个工作循环中应力的变化都是随机的，难以用实验的方法确定其构件或连接的抗疲劳强度。然而，其结构或连接在等应力比的变幅循环或等幅应力循环作用下的疲劳强度是可以用实验的方法确定的，对于起重机构件或连接的疲劳强度可以用循环记数法计算出整个 循环应力中的各应力循环参数，将其转化为等应力比的变幅循环应力或转化为等平均应力的等幅循环应力。最后，采用累积损伤理论来计算构件或连接的抗疲劳强度。 6.1.1 循环应力的特征参数 (1) 最大应力 一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最大的应力，用max σ表示。 (2) 最小应力 一个循环中峰值和谷值两极值应力中绝对值最小的应力，用min σ表示。 (3) 整个工作循环中最大应力值 构件或连接整个工作循环中最大应力的数值，用max ?σ 表示。 (4) 应力循环特性值 一个循环中最小应力与最大应力的比值，用min max r σσ=表示。 (5) 循环应力的应力幅 一个循环中最大的应力与最小的应力的差的绝对值，用σ?表示。
产品生命周期理论
产品生命周期理论 特殊的产品生命周期包括风格型产品生命周期、时尚型产品生命周期、热潮型产品生命周期、扇贝形产品生命周期四种特殊的类型，它们的产品生命周期曲线并非通常的S型。 风格（style）：是一种在人类生活基本但特点突出的表现方式。风格一旦产生，可能会延续数代，根据人们对它的兴趣而呈现出一种循环再循环的模式，时而流行，时而又可能并不流行。 时尚（fashion）：是指在某一领域里，目前为大家所接受且欢迎的风格。时尚型的产品生命周期特点是，刚上市时很少有人接纳（称之为独特阶段），但接纳人数随着时间慢慢增长（模仿阶段），终于被广泛接受（大量流行阶段），最后缓慢衰退（衰退阶段），消费者开始将注意力转向另一种更吸引他们的时尚。 热潮（fad）：是一种来势汹汹且很快就吸引大众注意的时尚，俗称时髦。热潮型产品的生命周期往往快速成长又快速衰退，主要是因为它只是满足人类一时的好奇心或需求，所吸引的只限于少数寻求刺激、标新立异的人，通常无法满足更强烈的需求。 扇贝型产品生命周期主要指产品生命周期不断地延伸再延伸，这往往是因为产品创新或不时发现新的用途。 □ 产品生命周期曲线 生命周期曲线的特点：在产品开发期间该产品销售额为零，公司投资不断增加；在引进期，销售缓慢，初期通常利润偏低或为负数；在成长期销售快速增长，利润也显著增加；在成熟期利润在达到顶点后逐渐走下坡路；在衰退期间产品销售量显著衰退，利润也大幅度滑落。
适用范围：该曲线适用于一般产品的生命周期的描述；不适用于风格型、时尚型、热潮型和扇贝型产品的生命周期的描述。 □ 产品生命周期优缺点 产品生命周期理论的优点是： 产品生命周期（PLC）提供了一套适用的营销规划观点。它将产品分成不同的策略时期，营销人员可针对各个阶段不同的特点而采取不同的营销组合策略。此外，产品生命周期只考虑销售和时间两个变数，简单易懂。 其缺点是： 1、产品生命周期各阶段的起止点划分标准不易确认。 2、并非所有的产品生命周期曲线都是标准的S型，还有很多特殊的产品生命周期曲线。 3、无法确定产品生命周期曲线到底适合单一产品项目层次还是一个产品集合层次。 4、该曲线只考虑销售和时间的关系，未涉及成本及价格等其它影响销售的变数。 5、易造成“营销近视症”，认为产品已到衰退期而过早将仍有市场价值的好产品剔除出了产品线。 6、产品衰退并不表示无法再生。如通过合适的改进策略，公司可能再创产品新的生命周期。 □ 产品生命周期
某商用车白车身结构疲劳寿命分析与优化设计
某商用车白车身结构疲劳寿命分析与优化设计 李明1李源2陈斌3 （1湖南工业大学机械工程学院，湖南株洲，412008；2国防科学技术大学指挥军官基础教育学院，湖南长沙，410072；3 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙，410082） 摘要：本文基于应力分析结果，采用有效的疲劳寿命预估方法，利用专业耐久性疲劳寿命分析系统MSC．Fatigue对该型商用车白车身进行S-N全寿命分析，得其疲劳寿命分布与危险点的寿命值。采用 结构优化、合理选材等方法，提高白车身结构的疲劳寿命。 关键词：白车身；有限元；静态分析；疲劳寿命分析；优化 Body-in-white Fatigue Analysis and Optimization Design of the Commercial Vehicle LI Ming1, LI Yuan2, CHEN Bin3 （1 School of Mechanical Engineering , Hunan University of Technology, Zhuzhou, Hunan 412008, China; 2 College of Basic Education for Officers, National University of Defense Technology, Changsha, Hunan 410072, China；3 State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacture for Vehicle Body, Hunan University, Changsha, Hunan 410082,China） Abstract:Based on the results of stress analysis, this paper took the effective way of the fatigue life estimating, used the professional durability fatigue life analysis system MSC. Fatigue, and the S-N life-cycle analysis of the certain type of commercial vehicle body-in-white finite element model, got the distribution of fatigue life and the fatigue life value of the danger points. Finally, by the structural optimization and material selection, writer improved the fatigue life of white body structure. Keywords: B ody-in-white structure, FEM, Static analysis, Fatigue lifetime analysis; Optimization 0 前言 在车身结构疲劳领域的国内研究中，1994年，江苏理工大学陈龙在建立了车辆驾驶室疲劳强度计算的力学和数学模型基础上，提出了车辆驾驶室疲劳强度研究方法[1]。2001 年，清华大学孙凌玉[2]等首次计算机模拟了汽车随机振动过程。2002年，上海汇众汽车制造有限公司王成龙[3]等应用FATIGUE 软件的分析，结合疲劳台架试验，探讨了疲劳强度理论在汽车产品零部件疲劳寿命计算中的应用，提出了提高零部件疲劳强度的方法。2004年，同济大学汽车学院靳晓雄[4]等人提到进行零部件疲劳寿命预估，
疲劳寿命预测方法
疲劳形成寿命预测方法 10船 王茹娇 080412010035 疲劳裂纹形成寿命的概念 发生疲劳破坏时的载荷循环次数，或从开始受载到发生断裂所经过的时间称 为该材料或构件的疲劳寿命。 疲劳寿命的种类很多。从疲劳损伤的发展看，疲劳寿命可分为裂纹形成和裂 纹扩展两个阶段：结构或材料从受载开始到裂纹达到某一给定的裂纹长度a0为 止的循环次数称为裂纹形成寿命。此后扩展到临界裂纹长度acr 为止的循环次数 称为裂纹扩展寿命，从疲劳寿命预测的角度看，这一给定的裂纹长度与预测所采 用的寿命性能曲线有关。此外还有三阶段和多阶段，疲劳寿命模型等。 疲劳损伤累积理论 疲劳破坏是一个累积损伤的过程。对于等幅交变应力，可用材料的S —N 曲 线来表示在不同应力水平下达到破坏所需要的循环次数。于是，对于给定的应力 水平σ，就可以利用材或零部件的S —N 曲线，确定该零件至破坏时的循环数N ， 亦即可以估算出零件的寿命，但是，在仅受一个应力循环加载的情况下，才可以 直接利用S —N 曲线估算零件的寿命。如果在多个不同应力水平下循环加载就不 能直接利用S —N 曲线来估计寿命了。对于实际零部件，所承受的是一系列循环 载荷，因此还必须借助疲劳累积损伤理论。 损伤的概念是，在疲劳载荷谱作用下材料的改变（包括疲劳裂纹大小的变化， 循环应变硬化或软化以及残余应力的变化等）或材料的损坏程度。疲劳累积损伤 理论的基本假设是：在任何循环应力幅下工作都将产生疲劳损伤，疲劳损伤的严 重程度和该应力幅下工作的循环数有关，与无循环损伤的试样在该应力幅下产生 失效的总循环数有关。而且每个应力幅下产生的损伤是永存的，并且在不同应力 幅下循环工作所产生的累积总损伤等于每一应力水平下损伤之和。当累积总损伤 达到临界值就会产生疲劳失效。目前提出多种疲劳累积损伤理论，应用比较广泛 的主要有以下3种:线性损伤累积理论，修正的线性损伤累积理论和经验损伤累 积理论。 线性损伤累积理论在循环载荷作用下，疲劳损伤是可以线性地累加的，各个 应力之间相互独立和互不相干，当累加的损伤达到某一数值时，试件或构件就发 生疲劳破坏，线性损伤累积理论中典型的是Miner 理论。 根据该理论，假设在应力i σ下材料达到破坏的循环次数为i N ，设D 为最终 断裂时的临界值。根据线性损伤理论，应力i σ每作用一次对材料的损伤为i N D /， 则经过i n 次后，对材料造成的总损伤为i i N D n /。
细解Ansys疲劳寿命分析
细解Ansys疲劳寿命分析 ANSYS Workbench 疲劳分析 本章将介绍疲劳模块拓展功能的使用: –使用者要先学习第4章线性静态结构分析. ?在这部分中将包括以下内容: –疲劳概述 –恒定振幅下的通用疲劳程序，比例载荷情况 –变振幅下的疲劳程序,比例载荷情况 –恒定振幅下的疲劳程序，非比例载荷情况 ?上述功能适用于ANSYS DesignSpacelicenses和附带疲劳模块的更高级的licenses. A. 疲劳概述 ?结构失效的一个常见原因是疲劳,其造成破坏与重复加载有关 ?疲劳通常分为两类: –高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的. 因此，应力通常比材料的极限强度低. 应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳. –低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算. ?在设计仿真中, 疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳. 接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论. …恒定振幅载荷 ?在前面曾提到, 疲劳是由于重复加载引起: –当最大和最小的应力水平恒定时, 称为恒定振幅载荷. 我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论. –否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷
…成比例载荷 ?载荷可以是比例载荷, 也可以非比例载荷:–比例载荷, 是指主应力的比例是恒定的,并且主应力的削减不随时间变化. 这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算.–相反, 非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系,典型情况包括:?在两个不同载荷工况间的交替变化?交变载荷叠加在静载荷上?非线性边界条件
疲劳分析的各种方法
疲劳寿命预测方法很多。按疲劳裂纹形成寿命预测的基本假定和控制参数，可分为名义应力法、局部应力一应变法、能量法、场强法等。 2.4.1.1名义应力法 名义应力法是以结构的名义应力为试验和寿命估算的基础，采用雨流法取出一个个相互独立、互不相关的应力循环，结合材料的S -N曲线，按线性累积损伤理论估算结构疲劳寿命的一种方法。基本假定：对任一构件(或结构细节或元件)，只要应力集中系数K T相同，载荷谱相同，它们的寿命则相同。此法中名义应力为控制参数。该方法考虑到了载荷顺序和残余应力的影响，简单易行。 但该种方法有两个主要的不足之处：一是因其在弹性范围内研究疲劳问题，没有考虑缺口根部的局部塑性变形的影响，在计算有应力集中存在的结构疲劳寿命时，计算误差较大；二是标准试样和结构之间的等效关系的确定十分困难，这是由于这种关系与结构的几何形状、加载方式和结构的大小、材料等因素有关。正是因为上述缺陷，使名义应力法预测疲劳裂纹的形成能力较低，且该种方法需求得在不同的应力比R和不同的应力集中因子K T下的S-N曲线，而获得这些材料数据需要大量的经费。因而名义应力法只适用于计算应力水平较低的高周疲劳和无缺口结构的疲劳寿命。近年来，名义应力法也在不断的发展中，相继出现了应力严重系数法(S. ST)、有效应力法、额定系数法(DRF)等。 2.1.2.2局部应力一应变法 局部应力一应变法的基本思想是根据结构的名义应力历程，借助于局部应力-应变法分析缺口处的局部应力。再根据缺口处的局部应力，结合构件的S-N曲线、材料的循环。一曲线、E -N曲线及线性累积损伤理论，估算结构的疲劳寿命。 基本假定:若一个构件的危险部位(点)的应力一应变历程与一个光滑小试件的应力一应变历程相同，则寿命相同。此法中局部应力一应变是控制参数。 局部应力一应变法主要用于解决高应变的低周疲劳和带缺口结构的疲劳寿命问题。该方法的特点是可以通过一定的分析、计算将结构上的名义应力转化为缺口处的局部应力和应变。它可以细致地分析缺口处的局部应力和应变的非线性关系，可以考虑载荷顺序和残余应力对疲劳寿命的影响。因此，到目前为止，局部应力-应变法是一种比较好的疲劳寿命估算方法。它克服了名义应力法的两个主要缺陷，但它亦有本身固有的缺陷。一是没有考虑缺口根部附近应力梯度和多轴应力的影响。二是疲劳寿命的计算结果对疲劳缺口系数K值非常敏感。而在实际工作中，精确地确定结构的K值是非常困难的，这就影响了局部应力一应变法估算疲劳寿命的精度。此外，局部应力一应变法要用到材料的C一一N曲线，而E一一N曲线是在控制应变的条件下进行疲劳试验而得到的，试验数据资料比较少，不如S-N曲线容易得到，这也影响了该方法的使用。 2.1.2.3能量法 基本假定:由相同的材料制成的构件(元件或结构细节)，如果在疲劳危险区承受相同的局部应变能历程，则它们具有相同的疲劳裂纹形成寿命。 能量法的材料性能数据主要是材料的循环应力一应变曲线和循环能耗一寿命曲线。虽然在现有的能量法中均假设各循环的能耗是线性可加的，而事实上由于循环加载过程中材料内部的损伤界面不断扩大，因此能耗总量与循环数之间的关系是非线性的。这一关键问题导致了能量法难于运用于工程实际。因此能量法可能不是一种十分合理和有前途的方法。 2.1.2.4场强法
国内外疲劳寿命分析技术综述
国内外疲劳寿命分析技术综述 【摘要】因疲劳而引发的机械零件破坏约占80%，因此疲劳破坏的问题得到了国内外的极大关注，其中疲劳寿命的预测尤其重要，本文简单探讨国内外关于疲劳现象的系统研究。 【关键词】疲劳寿命；研究 美国试验与材料协会（ASTM）在“疲劳试验及数据统计分析之有关术语的标准定义”（ASTM E206-72）中给出疲劳的定义：在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程，称为疲劳。1964年，日内瓦的国际标准化组织在《金属疲劳试验的一般原理》中给疲劳下了一个描述性的定义：金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化叫做疲劳。据统计，机械零件破坏的80%由疲劳引起的，特别是随着机械零件向大型、复杂化和高温、高速使用环境的方向发展，大量的随机因素增加，疲劳破坏更是层出不穷，因此关于疲劳破坏问题的研究得到了极大的关注，其中疲劳寿命的预测尤为重要。 1847年，德国人W?hler用旋转疲劳试验机首先对疲劳现象进行了系统研究，提出S-N曲线及疲劳极限的概念，奠定了疲劳破坏的经典强度理论基础。1874年，W. Gerber等研究平均应力的影响，画出相应的疲劳极限线图—Gerber抛物线。1929年，英国人Haigh发表了高强度钢与低碳钢有不同的缺口敏感性的论文，他所采用的缺口应变分析及“残余应力”的概念，被后人加以补充和发展。1930年，英国人Goodman简化了疲劳极限图，即用直线将纵轴上的对称循环疲劳极限点和横轴上的强度极限点连接，以此来替代Gerber抛物线；由于Goodman的疲劳极限图相对简单，所以至今仍在常规疲劳强度设计中被广泛使用。20世纪20-30年代人们已经开始研究疲劳机理，把疲劳过程划分为裂纹萌生、裂纹扩展及断裂三个阶段。1945年，M. A. Miner（US）提出了损伤与循环次数成线性关系即Palmgren-Miner线性累积损伤准则。 1953年，澳大利亚人赫德提出了疲劳裂纹扩展理论，但未经过实验验证。1957年，美国人欧文研究了中心裂纹板在垂直于裂纹方向上受拉伸的情况，基于裂纹尖端附近的弹性力学应力分析，欧文把裂纹长度的平方根与应力的乘积定义为应力强度因子。由此，应力强度因子成为了描述材料在裂纹尖端受力程度的一个重要参量。并根据应力强度因子存在一临界值，当达到或大于此临界值时，裂纹发生失稳扩展的现象，定义此临界值为断裂韧性，从而确定了断裂力学的断裂准则。1957年，美国人Paris指出，在循环载荷作用下，裂纹尖端处的应力强度因子的变化幅度是控制构件疲劳裂纹扩展速率的基本参量，Paris并于1963年提出了疲劳裂纹扩展速度的指数幂定律（Paris定律）。1968年由日本的Matsuishi M和Endo T 认为塑性的存在是造成疲劳损伤的必要条件，这种塑性性质由应力—应变迟滞回线表现出来，而一个大的应力—应变循环对材料造成的损伤，不受小的循环的影响，基于此他们提出了雨流计数法。
产品生命周期理论与小米手机的营销策略
课程论文 题目：产品生命周期理论与小米手机的 营销策略 学院：经济管理学院 专业：工商管理 姓名： 学号： 完成日期：2014 年 5 月20 日
产品生命周期理论与小米手机的营销策略 摘要:产品的生命周期可以分为导入期、成长期、成熟期以及衰退期四个阶段，每个阶段应该采取不同的营销策略。本文通过对生命周期理论的分析以及浅究小米手机的发展可以看出，基于产品生命周期理论，利用定量分析与营销理论相结合的方式来确定企业营销策略的选择是合适的，并且可以用此方法进一步提升小米手机的进一步发展。 关键词：产品生命周期小米手机营销策略产品衍生 一．产品生命周期理论 （一）产品生命周期理论 产品生命周期理论是美国哈佛大学教授雷蒙德·弗农(Raymond Vernon)1966年在其《产品周期中的国际投资与国际贸易》一文中首次提出的。产品生命周期(product life cycle)，简称PLC，是产品的市场寿命，即一种新产品从开始进入市场到被市场淘汰的整个过程。费农认为：产品生命是指市上的的营销生命，产品和人的生命一样，要经历形成、成长、成熟、衰退这样的周期。就产品而言，也就是要经历一个开发、引进、成长、成熟、衰退的阶段。而这个周期在不同的技术水平的国家里，发生的时间和过程是不一样的，期间存在一个较大的差距和时差，正是这一时差，表现为不同国家在技术上的差距，它反映了同一产品在不同国家市场上的竞争地位的差异，从而决定了国际贸易和国际投资的变化。为了便于区分，费农把这些国家依次分成创新国(一般为最发达国家)、一般发达国家、发展中国家。 典型的产品生命周期一般可以分成四个阶段，即介绍期(或引入期)、成长期、成熟期和衰退期。 1.第一阶段：介绍(引入)期 指产品从设计投产直到投入市场进入测试阶段。新产品投入市场，便进入了介绍期。此时产品品种少，顾客对产品还不了解，除少数追求新奇的顾客外，几乎无人实际购买该产品。生产者为了扩大销路，不得不投入大量的促销费用，对产品进行宣传推广。该阶段由于生产技术方面的限制，产品生产批量小，制造成本高，广告费用大，产品销售价格偏高，销售量极为有限，企业通常不能获利，反而可能亏损。 2.第二阶段：成长期 当产品进入引入期，销售取得成功之后，便进入了成长期。成长期是指产品通过试销效果良好，购买者逐渐接受该产品，产品在市场上站住脚并且打开了销路。这是需求增长阶段，需求量和销售额迅速上升。生产成本大幅度下降，利润迅速增长。与此同时，竞争者看到有利可图，将纷纷进入市场参与竞争，使同类