疲劳分析实例
基于刚弹耦合多体动力学仿真的沙滩车下横臂疲劳寿命预测
； ｓ （ Ｎ Ｉｙ ｎｔ ａｔ ｅ１ｅ ｏ ， ｉ ｓｔ ｄ ｒｅｎ ｒｔｓ ｃｒ ｓｎ ｙｓ ｓ ２ ｓ） ｄｈ ｌｄｉ ． ｗ ｃｒｎ ｉ ｆｅ ｅｏｔ ｒｔａｄ ｉ ｉ — ａ ｌｉａ ｅｏ ｃ，ｃ ｅ ｈｈｅ ｈｐ ｅｅｒｃｆ ｅ ｕｌｅｇ ａ ｍ ｔ ｒ ｕ ｉ ｕ
ｓ ｏ ｅｅｓ ｎｉ ａｔ ｆ ｕｐ ｔｉ ｌ Ａ Ｖ ｉｄ ｎ ｉｐ ｐ ｒ ａｅ ｎｓｆ ａｅＮ Ｓ Ｒ ＮＴ ｅ ｉ ／ ｔ ｓｅ ｔ ｌ ｔ ｏ ｓ ｓｅ，ｏ ｏ ｌ Ｔ ｏｅｉ ｔ ｓ ａ ｅ ｂ ￣ｄｏ ｔ ｒ Ａ Ｔ Ａ ．ｈ ｎａ ｓ ｒｈ ａｐ ’ ｓ ｎ ｆａ ｓ ｎ ｈ ｏｗ
１ ０ｉ… ｍ ｉ、 ｔ ｔ ． ｒ － ‘ ～ ｔ 坩 ‘， ＋＇ ～ ｔ ｉ ｊ、 ｉ、 、 ¨ ｆ ｍ “
中图分类 号 ：Ｈ１ ，Ｐ ９ ． 文献标 识码 ： Ｔ ６Ｔ ３ １ ９ Ａ
ｌ ｌ 商 了Ｉ 下横臂是沙滩车的关键 部件之 ． 其工作条件 比较恶劣 ， 要 承 各种交变载荷 ， 使其产 生损坏 ， 甚至断裂。 这就需要在保持合 的几何结构基础上提高下横臂 的抗疲劳 能 ，要在设训‘ 初期 ， 利用计算机模拟仿真 ， 对结构 的疲 劳寿命进 行分 忻预测 ， 有纠对 性 的进行设计 的改进 ， 具有较夫 的现实意 义 构件在规定 的使用期 限内能安全使用 。 基于有限元分析预测疲劳寿命首先根据载倚和几何结构计
３２ 下横 臂有 限元分 析 ．
冈结构的阻尼很小 ， 固有频率和振 型的影响很小 ， 对 可忽略
不计 取载荷 厂 为 ０则求解下横臂结构的动力学特性方 为： ． （） ，
Ｍ Ｋｘ ０ ＋ ： （ 、 １
（ 只要模态截断合理 ） 子结构（ 单冗 ） 超 的动力学特征是 由苴
雨流计数法实例
雨流计数法实例雨流计数法是一种用于疲劳分析的方法，它能够帮助工程师预测材料在持续交变载荷下的寿命。
在现实世界中，许多结构或材料都会受到交变载荷的作用，如果不进行疲劳分析和寿命预测，就会导致结构的失效和事故的发生。
因此，雨流计数法是一个非常重要的工具，它可以帮助工程师评估材料的可靠性和安全性。
雨流计数法的原理是将复杂的交变载荷序列转化为一系列等效的交变载荷块。
通过将载荷序列分解成载荷范围和载荷平均值的组合，可以准确地计算出材料的应力历程。
然后，根据材料的疲劳性能曲线，可以计算出材料在每个载荷块下的寿命。
最后，将所有载荷块的寿命相加，就得到了整个载荷序列下的寿命。
举个例子来说明雨流计数法的应用。
假设我们需要评估一根钢梁在交变载荷下的疲劳寿命。
首先，我们需要获取钢梁所受到的载荷历程数据。
可以通过实验或者数值模拟来获取这些数据。
然后，我们可以将载荷历程数据进行处理，将其转化为一系列的载荷块。
接下来，我们需要使用材料的疲劳性能曲线来计算每个载荷块的寿命。
疲劳性能曲线是一种描述材料在不同应力水平下的寿命的曲线。
可以通过实验或者经验公式来获取这些曲线。
根据疲劳性能曲线，我们可以计算出每个载荷块的寿命。
最后，我们将所有载荷块的寿命相加，就得到了整个载荷序列下的寿命。
通过这种方式，我们可以预测出钢梁在特定载荷下的疲劳寿命。
如果计算出的寿命超过了设计要求，就需要采取相应的措施来增加结构的可靠性，比如增加材料的强度或者改变结构的形状。
除了钢梁，雨流计数法还可以应用于其他许多工程领域。
比如，它可以用于评估桥梁、飞机、汽车等结构在交变载荷下的疲劳寿命。
通过对结构的疲劳寿命进行分析，可以帮助工程师更好地设计和维护这些结构，从而提高结构的安全性和可靠性。
总之，雨流计数法是一种非常重要的工具，可以帮助工程师预测材料在持续交变载荷下的寿命。
它的原理是将复杂的载荷序列转化为一系列等效的载荷块，然后根据材料的疲劳性能曲线计算出每个载荷块的寿命，最后将所有载荷块的寿命相加得到整个载荷序列的寿命。
QT350-22L铸造风力机主机架疲劳特性分析
金属铸锻焊技术Casting ·Forging ·Welding 上半月出版《热加工工艺》2010年第39卷第17期以往风力机主机架多采用焊接结构件，制造工艺复杂且成本较高，特别是兆瓦级的风力机组，主机架重量在10t 左右，焊接结构件的设计与加工工艺非常复杂，并且焊后结构件上会产生复杂的焊接变形和残余应力，对主机架服役性能产生不利影响。
近年来，风力机主机架制造工艺中利用铸造件代替焊接结构件已成为发展趋势。
本文以球墨铸铁QT350-22L 为原料铸造的风力机主机架为研究对象，采用雨流计数法对载荷谱进行处理；基于Miner 准则，应用有限元分析的方法，分析主机架铸件各种工况下的疲劳状况，以期为风力机主机架大型铸造件优化设计提供参考。
1雨流计数法的应用根据GL 规范，使用BLADED 软件，得到轮毂中心处的载荷谱，并使用雨流计数法对载荷谱进行处理。
结构经历一次载荷循环，其内部会受到一定量的疲劳损伤，雨流计数法就是在时间信号中，将造成疲劳损伤的载荷循环提取出来。
工程结构机械在工作运行中受到的载荷通常是不规则的，而且是随时间变化的，这种加载过程称为载荷-时间历程。
为了估算结构的使用寿命和进行疲劳可靠性分析，必须对不规则的、随机的载荷进行统计处理，一般采用简单、实用且与变幅循环载荷下的应力-应变响应一致的雨流计数法。
它最初是由Mstsuiski 和Endo 等人考虑了材料应力-应变行为而提出的一种计数方法。
该法考虑到应力-应变的非线性关系，把应力统计分析的滞回线和疲劳损失理论结合起来。
应力-时间历程的每一部分都参与计数，而且只计数一次。
假定一个大变程所产生的损失不受为完成一个小的迟滞回线而截断的影响。
如图1所示，取时间为纵坐标，垂直向下，横QT350-22L 铸造风力机主机架疲劳特性分析陈新平1,3，常慧英2，何玉林1（1.重庆大学机械工程学院，重庆400030；2.国电联合动力技术有限公司，北京100044;3.河南财政税高等专科学校，河南郑州450002）摘要：以球墨铸铁QT350-22L 风力机主机架铸件为研究对象，采用雨流计数法对载荷谱进行处理；基于Miner准则，应用有限元方法，分析和评估了主机架铸件各种工况下的疲劳状况与使用寿命。
五行辩证养生法实例之十一：眼睛疲劳酸痛流泪
五行辩证养生法实例之十一：眼睛疲劳酸痛流泪男，1976年出生于江西，在上海工作。
病情自述：因工作缘故，必须长期使用电脑，2008年初眼睛开始严重疲劳，2009年之后看电脑和看书不能坚持30分钟，感觉两眼酸痛，流泪，严重影响正常工作。
多方求医，在上海各处治疗，至今均无效果。
求治。
为其排出生辰八字：乾造丙辰丁酉丙子辛卯二火囚一木死三水相二金旺缺土休四柱分析：辰酉合化为金，丙辛合化为水，火命弱，阴性体质，寒凉体质。
以2008年初为流年流月，排出六柱：乾造丙辰丁酉丙子辛卯庚子戊子二火一木五水三金一土2008流年分析：体质未变。
水多木飘，眼睛为木之窍，故生眼疾。
以2009年夏为流年流月，排出六柱：乾造丙辰丁酉丙子辛卯庚子己丑二火一木二水三金四土2009年六柱分析：体质未变。
水多木飘，木主肝胆，开窍于目，所以虽经多方治疗，没有效果。
治疗方案：以木为君，以水为臣，火为佐使。
使用五行辩证养生法之心理、饮食和风水疗法。
该先生接受调理之后，眼疾一周就有好转，半个月就好了，一个月完全根治。
从此对《黄帝内经》及其派生而出的五行辩证养生法深信不疑。
天下没有治不好的病人，只有治不好的人。
只因人的疑心太重，习气难改，不肯领受祖先赐予“子子孙孙永宝用”的智慧，不肯信阴阳五行辩证，所以至今盲人瞎马，东奔西走，疾痛无治，此诚为无缘无福之人。
再制造曲轴疲劳寿命分析
再制造曲轴疲劳寿命分析刘怀银;冯国胜;刘怀金;高爽【摘要】为进行某工程机械发动机再制造曲轴的疲劳寿命分析，在有限元软件MSC．PATRAN中分别建立了原有曲轴和再制造曲轴的三维有限元分析模型，对原始曲轴和再制造曲轴进行了静强度和疲劳强度分析。
从仿真结果可知，再制造曲轴具有较高的疲劳寿命。
%In order to analyze the fatigue life of the remanufactured crankshaft in an engineering machine , three-dimensional finite element models of the original and remanufactured crankshaft are constructed separately in a MSC.PATRA of the FEM software .The static strength and fatigue strength of the original and remanufac-tured crankshaft are also analyzed based on these models .According to the simulation result , the remanufactured crankshaft has a high fatigue life .【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(027)001【总页数】5页(P40-44)【关键词】曲轴;有限元分析;再制造;疲劳寿命【作者】刘怀银;冯国胜;刘怀金;高爽【作者单位】石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄 050043;石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄 050043;山东能源枣庄矿业集团有限责任公司铁路运输处，山东枣庄 277000;石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄 050043【正文语种】中文【中图分类】TK422曲轴是发动机中最重要、承载最复杂、价格较昂贵的零件之一，对曲轴进行绿色再制造是发展循环经济和构建节约型社会的重要途径之一。
FE-SAFE使用Abaqus的fil文件进行疲劳运算
FE-SAFE使用Abaqus的fil文件进行疲劳运算（一）FE-SAFE是一款高级疲劳耐久性分析和信号处理的软件，它是多轴疲劳分析解决方案的领导者，算法先进，功能全面细致，是世界公认精度最高的疲劳分析软件之一。
本文将通过一个实例（Tutorial 105），介绍使用Abaqus的fil文件进行疲劳运算的过程。
准备阶段：启动fe-safe之后，首先需要设置工作目录。
同时，我们需要对上次所留下的数据进行清理，点击Tools>>Clear Data and Settings…，选中所有的选项，点击OK，数据清理完成。
设置工作路径清除遗留数据接下来导入有限元模型，本算例选用在下拉菜单File/Open Finite Element Model …导入keyhole.fil（fe-safe自带）。
接着弹出Loaded FEA Models Proterties，用户可以在这个对话框设置分析的单位。
导入有限元模型设置分析的单位本算例是双轴疲劳分析问题，使用Scale和Combine加载进行疲劳分析。
以下是具体的设置步骤：Step1 定义加载在Loaded Data Files窗口中右键点击Open Data File(s)，选择test_mcg2.amc （fe-safe自带）文件，打开后可以在Loaded Data Files窗口中查看，是一个包含两个载荷信号的数据文件。
载荷信号的数据接下来是创建A LOAD *dataset。
如图所示的顺序。
创建A LOAD *dataset的顺序同样对Dataset 2进行类似操作，选中第二个数据集Unit X Load；选中第二个信号fe-safe tutorial scaler #2。
这是有限元结果和载荷信号文件Combine的一个过程。
分析内容的设置Step 2定义group双击Subgroup表头，选中Whole group。
Step 3定义表面粗糙度双击Surface Finish表头，对话框下选中Select surface finish from list，Definition File选中default.kt，Surface finish选择Mirror Polished - Ra<=0.25μm，点击OK完成。
既有高耸钢结构风致疲劳寿命时域分析方法及实例
Ｆ ａ ｎ ｇ Ｘｉ ｎ ｇ Ｂａ ｉ Ｌ ｉ ｎ ｇ Ｇａ ｏ Ｍａ ｎ ｇ ｍａ ｎ ｇ Ｔ ｉ ａｎ Ｙｕ ｅ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｙｉ ｎ ｄ ａ ｏ
（ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １，Ｃｈｉ ｎａ ）
场 实测 校 正 结 构 动 力 分析 模 型 ， 而后 采 用谐 波 叠加 法 模 拟 脉 动 风 场 ， 计 算脉 动 风 动 力 作 用 下 结 构 控 制 细 节 应 力 谱 ， 最 后 基 于现 场 风 向 风 速 监 测 资 料 统 计得 到 的 各 风 向 概 率 及 相 应 的 风 速 分 布 ， 采 用 热 点 应 力 法 估 算 各 控 制 细 节年 疲 劳损 伤 度 及 剩 余 疲 劳 耐 久 年 数 。 实例 计 算 结 果 与 现 场 实际 情 况 吻 合 较好 ， 可供 类 似 结 构 的 风 致 疲 劳分 析 参 考 。
ＡＢＳ Ｔ ＲＡＣＴ： Ｔａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｍａ ｓ ｔ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ，ｉ ｔ ｗａ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｍｅ
关键词 ： 高 耸 结 构 ；风 致 疲 劳 ；时域 分 析 ；热 点应 力 ；剩 余 寿 命
Ｄ ｏＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — ９ ９ ６ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ０ ３
失效分析实例
材料失效分析
材料失效分析
2、实验过程
• 图7 .58是两个断口表面的低倍放大照 片，图7. 59 和这两个端口表面的位 置和方向。在照片中分辨出两个明显 的区域：外表面，即承受载荷时的最 大纤维应力区，没有发生尺寸改变的 迹象，而在中心区域则看到一些尺寸 改变。此外在表面上有一些明显的塑 性变形，应该是发生最后断裂的地点。 • 将钳柄上的塑料套剥掉以曝露钳柄的 区域。钳的前部镀铬，直至塑料套的 边缘。钳柄的表面上有一层乌黑的物 质，该钳必定是要装塑料套后再进行 电镀的。表面上的乌黑层或是塑料套 留下的，或是一种热处理造成的。 • 目视检查后，分三步进行分析以决定 失效的原因。首先评价对改签剪线操 作的设计应力水平，之后对所用材料 及热处理工艺进行金相检验，最后利 用扫SEM对断口进行仔细的检验
材料失效分析
3、实验结果
• 断口形貌
低倍放大的断口形貌如图7.28所示，没有宏观塑性变形的迹 象。裂纹从左边缘向内扩展通过厚度1/4左右，断裂表面粗糙无 规律，而其余的断口表面是光滑的，在光滑的表面上可以看到贝 壳状花纹，故断裂模式是疲劳。粗糙的断口表面显示出这是最后 因超载而分离的区域并向前扩展到一个孔的边缘，表明疲劳裂纹 不是起源于此孔的边缘，而是沿着右边缘的。这一点在观察断口 表面时也就是在切开试样之后得到证实。贝壳状条纹的弯曲部分 表明疲劳裂纹直接起源于另一螺栓孔的下面(图7 .29)，与围绕 该螺栓孔的同心圆槽重合 • 在接近末端处偏离开其中之一螺棒孔的断口表面已严重研 磨（但仍能看到有贝壳状花纹）（图7. 28）而另一端则很少的 磨损伤，并发现有疲劳条纹（图7.31）（疲劳条纹在显微组织复 杂的钢中不常出现。本案例中的显微组织主要是晶粒尺寸均匀的 单相铁素体。）试块切开后产生的断口表面如图7 .32所示，且 有韧窝状的形貌，表面这个区域是因空洞聚集而产生的 •
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
培训手册
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
•
确认材料设置为结构钢 “Structural Steel”.
培训手册
Shape Finder
. . .作业A12 –过程
5. 点击环境 Environment 栏. 6. 点击连杆表面显示…
6. 5.
培训手册
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
– “RMB > Insert > Cylindrical Support” 10. 9.
培训手册
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
16.
17. RMB > Insert > Stress > Equivalent (von Mises).
培训手册
作业A12 – 结果
Shape Finder
•
点击并画出对于设计寿命为1e6的循环次数的安全系数 “Safety Factor”.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-18
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
27.插入 “Fatigue Sensitivity”(疲劳敏感性):
– RMB > Insert > Fatigue > Fatigue Sensitivity
27.
•
从 Details of “Fatigue Sensitivity” 窗口:
28.定义一个最小基本载荷变化幅度为50% (一 28. 个2250N 的交互应力)和一个最大基本载荷 变化幅度为200% (一个 9000N的交互应力) .
Shape Finder
4.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-5
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
作业 A12
疲劳
Shape Finder
作业 A12 – 目标
• 目标:
培训手册
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
培训手册
作业 A12– 结果
Shape Finder
•
点击并画出等效应力结果 “Equivalent Stress” .
培训手册
. . .作业14 –过程
Shape Finder
•
施加如下边界条件 (看下页):
February 2, 2004 Inventory #002010 8-6
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
2. 在geometry 栏点击“Part 1”. 3. 如果不是,那么点击“Material”并“browse”.
2. 3.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-4
4. 选择 “Structural_Steel” 材料,然后点击 [Open].
. . .作业A12 –过程
22.
培训手册
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
23. 定义应力寿命疲劳分析(由于是全反载荷(fully reversed loading) 而不是平均应力,所以不需 23. 24. 要平均应力理论). 24. 定义Von Mises 应力以便和疲劳材料数据比较.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-17
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
– 目标在于完成一个连杆模型的疲劳分析(ConRod.x_t). 具体地,我们将分析两个 载荷环境(environments): 1) 4500 N的恒定振幅载荷 Fully Reversed ;2) 4500N的任意载荷.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-2
•
从Details of “Cylindrical Support” 窗口:
12. 设置 Radial=“Fixed”, Axial=“Free”, Tangential=“Free”
11.
12.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-8
Shape Finder
. . .作业A12 –过程
19.
20. RMB > Insert > Fatigue > Fatigue Tool.
20.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-11
Shape Finder
作业A12 –求解设置
• 从 Details of “Fatigue Tool” 窗口: 21. 定义疲劳强度因子(Fatigue Strength Factor) (Kf) 为0 .8 (描述的材料数据表示光滑试件和在 役构件). 22. 定义对称循环载荷(fully reversed loading)以 21. 建立交互应力循环.
26. 设置设计寿命 Design Life 为1e6循环次数.
26.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-13
Shape Finder
作业A12 – 求解设置
• 向 Fatigue Tool添加结果(续):
培训手册
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation
15. 插入一个固定支撑.
– “RMB > Insert > Fixed Support”
15.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-9
Shape Finder
作业A12– 求解设置
• 向solution(求解)添加结果: 16. 点击 solution 栏.
培训手册
February 2, 2004 Inventory #002010 8-12
Shape Finder
作业A12 –求解设置
• 向 Fatigue Tool添加结果: 25. 插入 “Safety Factor”(安全系数): – RMB > Insert > Fatigue > Safety Factor.
7. 插入一个力载荷.
– “RMB > Insert > Force”
8. 从detail窗口改成“Components” 并使 “Z = - 4500 N”.
7.
8.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-7
Shape Finder
. . .作业A12–过程
9. 点击环境栏Environment. 10. 点击连杆表面显示… 11. 插入一个圆柱壳支撑.
February 2, 2004 Inventory #002010 8-14
Shape Finder
作业A12 – 求解设置
• 向 Fatigue Tool添加结果(续) :
– RMB > Insert > Fatigue > Biaxiality Indication
培训手册
ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation ANSYS Workbench - Simulation