應(yīng)力疲勞與應(yīng)變疲勞分析流程

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1、應(yīng)力疲勞與應(yīng)變疲勞分析流程安世亞太廣州分公司何歡/TonyHeTEL:+8620-38102018-137tony.he@peraglobal.com應(yīng)力疲勞分析流程S-N曲線(xiàn)應(yīng)力時(shí)間歷程雨流計(jì)數(shù)平均應(yīng)力修正平均應(yīng)力修正（續(xù)）累積損傷平均應(yīng)力修正舉例平均應(yīng)力修正舉例（續(xù)）平均應(yīng)力修正舉例（續(xù)）應(yīng)變疲勞分析流程E—N曲線(xiàn)應(yīng)力時(shí)間歷程與應(yīng)變時(shí)間歷程兩種情況：?彈性有限元結(jié)果?彈塑性有限元結(jié)果雨流計(jì)數(shù)(續(xù))O——A段雨流計(jì)數(shù)（續(xù)）O——A——B段雨流計(jì)數(shù)（續(xù)）O——A——B——C——D——E——F——F——A段平均應(yīng)力修正（Mo

2、rrow）累積損傷雨流計(jì)數(shù)例子點(diǎn)號(hào)應(yīng)變點(diǎn)號(hào)應(yīng)變A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001O—A段1'σ?σ?nε=+??'E?K?雨流計(jì)數(shù)例子（續(xù)）點(diǎn)號(hào)應(yīng)變點(diǎn)號(hào)應(yīng)變A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001A—B段1'?σ??σ?n?ε=+2??'E?2K?對(duì)于A-B歷程：應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)沿著以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的遲滯曲線(xiàn)變化，應(yīng)變變化量為（0.003-（-0.001））=0.004，由遲滯回線(xiàn)方程計(jì)算得相應(yīng)的應(yīng)力變化量為546.3MPa，于是B

3、點(diǎn)應(yīng)力為（321.1MPa-546.3MPa）=-225.2MPa。雨流計(jì)數(shù)例子（續(xù)）點(diǎn)號(hào)應(yīng)變點(diǎn)號(hào)應(yīng)變A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001A—B段1'?σ??σ?n?ε=+2??'E?2K?對(duì)于A-B歷程：應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)沿著以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的遲滯曲線(xiàn)變化，應(yīng)變變化量為（0.003-（-0.001））=0.004，由遲滯回線(xiàn)方程計(jì)算得相應(yīng)的應(yīng)力變化量為546.3MPa，于是B點(diǎn)應(yīng)力為（321.1MPa-546.3MPa）=-225.2MPa。雨流計(jì)數(shù)例子（續(xù)）點(diǎn)號(hào)應(yīng)變點(diǎn)號(hào)應(yīng)變A

4、0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001B—C段對(duì)于B-C歷程：應(yīng)力-應(yīng)變沿著以B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的遲滯曲線(xiàn)變化，應(yīng)變變化量為（-0.001+0.0014）=0.0024，相應(yīng)的應(yīng)力變化量為415.1MPa，于是C點(diǎn)應(yīng)力為（-225.2MPa+415.1MPa）=189.9MPa。C—D段對(duì)于C-D歷程：因?yàn)橛蒀點(diǎn)到D點(diǎn)的應(yīng)變變化量大于由B點(diǎn)到C點(diǎn)的應(yīng)變變化量，所以遲滯曲線(xiàn)被封閉，形成了以BC為尖點(diǎn)的循環(huán)遲滯回線(xiàn)，其中應(yīng)變變化量0.0024，最大應(yīng)力為σc=189.9MPa。由于材料的

5、記憶特性，所以D點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)該依據(jù)以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的遲滯曲線(xiàn)且用A-D歷程里的應(yīng)變變化量來(lái)計(jì)算；A-D歷程應(yīng)變變化量為（0.003-（-0.0025））=0.0055，相應(yīng)的應(yīng)力變化量為628.2MPa，所以D點(diǎn)的應(yīng)力值為（321.1MPa-628.2MPa）=301.1MPa雨流計(jì)數(shù)例子（續(xù)）點(diǎn)號(hào)應(yīng)變點(diǎn)號(hào)應(yīng)變A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001D—E段對(duì)于D-E歷程：應(yīng)力-應(yīng)變沿著以D點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的遲滯曲線(xiàn)變化，應(yīng)變變化量為（-0.0025-0.0014）=0.0039，相應(yīng)

6、的應(yīng)力變化量為540.1MPa，因此E點(diǎn)應(yīng)力為（-301.1MPa+540.1MPa）=239MPa。E—F段對(duì)于E-F歷程：應(yīng)力-應(yīng)變沿著以E點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的遲滯曲線(xiàn)變化，應(yīng)變變化量為（0.0014-（-0.001））=0.0024，相應(yīng)的應(yīng)力變化量為σc415.1MPa，因此E點(diǎn)應(yīng)力為（239.1MPa-415.1MPa）=-176MPa。雨流計(jì)數(shù)例子（續(xù)）點(diǎn)號(hào)應(yīng)變點(diǎn)號(hào)應(yīng)變A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001F—A段對(duì)于F-A歷程：應(yīng)變歷程F-A使以EF為尖點(diǎn)遲滯曲線(xiàn)封閉，

7、對(duì)于E-F循σ環(huán)的應(yīng)變變化量為0.0024，最大應(yīng)力為E=239.1MPa。利用材料的記憶特性，A點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)該利用以D點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的遲滯曲線(xiàn)計(jì)算：D點(diǎn)到A點(diǎn)的應(yīng)變變化量為0.0055，A點(diǎn)的應(yīng)力值為321.1MPa?？梢?jiàn)應(yīng)變歷程A-D-A已經(jīng)使隨機(jī)載荷里最大的循環(huán)封閉，在這個(gè)大循環(huán)里應(yīng)變變化量為0.0055，最大應(yīng)力為σA=321.1MPa。雨流計(jì)數(shù)例子（續(xù)）點(diǎn)號(hào)應(yīng)變點(diǎn)號(hào)應(yīng)變A0.003D-0.0025B-0.001E0.0014C0.0014F-0.001疲勞壽命計(jì)算分析結(jié)論?C點(diǎn)和E點(diǎn)的局部應(yīng)變值相同，但最大應(yīng)力值卻不

8、同。這一點(diǎn)從應(yīng)變時(shí)間歷程曲線(xiàn)中不易看出，但從構(gòu)建的遲滯曲線(xiàn)中清晰可見(jiàn)。?B-C循環(huán)和E-F循環(huán)的應(yīng)變變化量相同，所以利用應(yīng)變幅-壽命關(guān)系計(jì)算出的損傷也是相同的。而利用平均應(yīng)力修正公式計(jì)算出的損傷結(jié)果是E-F循環(huán)的損傷大于B-C循環(huán)。從圖中還可以看出，B-C循環(huán)的平均應(yīng)變?yōu)檎骄鶓?yīng)力為負(fù)。?這段應(yīng)變時(shí)間