SolidWorks中疲劳分析

SolidWorks中疲劳分析

SolidWorks中疲劳分析
即使引发的应力比所允许的应力极限要小很多，反复加载和卸载在过一段时间后也会削弱物体。这种现象称为疲劳。每个应力波动周期都会在一定程度上削弱物体。在数个周期之后，物体会因为太疲劳而失效。疲劳是许多物体失效的主要原因，特别是那些金属物体。因疲劳而失效的典型示例包括，旋转机械、螺栓、机翼、消费产品、海上平台、船舶、车轴、桥梁和骨架。
线性和非线性结构算例无法预测疲劳所导致的失效。它们会计算专为指定约束和载荷环境设计的反应。如果遵守了分析假设，并且算出的应力在允许的限制范围内，则它们认为无论应用多少次载荷，该设计在此环境中都是安全的。
静态算例、非线性算例或时间历史线性动态算例的结果可用作定义疲劳算例的基础。某一位置发生疲劳失效所需的周期数取决于材料和应力波动。对于特定材料而言，这些信息由曲线（称为 SN 曲线）给出。

们注意到，即使引发的应力比所允许的应力极限要小很多，反复加载和卸载在过一段时间后也会削弱物体。这种现象称为疲劳。每个应力波动周期都会在一定程度上削弱物体。在数个周期之后，物体会因为太疲劳而失效。疲劳是许多物体失效的主要原因，特别是那些金属物体。因疲劳而失效的典型示例包括，旋转机械、螺栓、机翼、消费产品、海上平台、船舶、车轴、桥梁和骨架。 线性和非线性结构算例无法预测疲劳所导致的失效。它们会计算专为指定约束和载荷环境设计的反应。如果遵守了分析假设，并且算出的应力在允许的限制范围内，则它们认为无论应用多少次载荷，该设计在此环境中都是安全的。 静态算例、非线性算例或时间历史线性动态算例的结果可用作定义疲劳算例的基础。某一位置发生疲劳失效所需的周期数取决于材料和应力波动。对于特定材料而言，这些信息由曲线（称为 SN 曲线）给出。 疲劳失效的阶段 疲劳失效有三个阶段： 阶段 1。材料中形成一处或多处裂纹。材料的任何位置都可能形成裂纹，但通常发生的位置是边界面，因为这里有更高的应力波动。裂纹产生的原因有很多。材料细微结构的缺陷以及加工或处理引起的表面刮擦都是其中的原因。 阶段 2。部分或所有裂纹因继续应用载荷而增大。 阶段 3。设计为容忍所应用载荷的能力继续恶化，直到失效发生。 疲劳裂纹开始于材料表面。加强模型表面可以延长模型在疲劳下的寿命。 雨流循环记数方法 雨流周期计数方法提取可变振幅载荷历史的成分。该软件如下所示实施该方法： 1. 从载荷历史提取凸凹点。 2. 如果需要，可附加一个数据点来确保第一个和最后一个数据点的高低幅度相同。 3. 检查凸点并重新排序数据，以使最高的凸点成为第一个点和最后一个点。 4. 开始记入凸点的个数，如下所示： a. 考虑前四个凸凹点（1、2、3 和 4）。如果第二段在垂直方向上短于第一和第三段（即 b 小于 a 和 c），将计数雨流周期。 雨流循环记数方法的应用 快速计数 当疲劳算例是指一个静态算例并且只有一个可变振幅事件时，则使用快速计数。在这种情况下，程序将直接从原始记录中提取箱信息。然后，它将评估每个箱在每个节产生的损坏并计算累积损坏。 完全分析 如果使用了多个可变高低幅度事件，程序将计算各个点的应力，以及时反映每个节的各个可变高低幅度记录。在每个节处，程序将组合应力并提取雨流箱，这些雨流箱将在随后用于评估损坏情况。 当可变振幅记录与多个有不同变换或间隔的算例关联时，也要使用完全分析。 矩阵图表 (Matrix Charts) 矩阵图表只适用于具有可变高低幅度事件的算例。雨流方法将交替应力和平均应力分为箱，箱表示载荷历史的构成。雨流图表是一个 3D 直方图，其中 X 轴和 Y 轴分别代表交替应力和平均应力。Z 轴代表为雨流图表的每个箱所记的循环数，或由损坏的矩阵图表箱所导致的部分损坏。 位置。设定图表的位置。 最差损坏位置。要求绘制最差损坏位置的图表。 预定义的位置。在运行疲劳算例之前，从在疲劳结果选项 PropertyManager 中要求的一组位置中选择一个位置。 类型。设定图表的类型。 雨流矩阵图。图表的 Z 轴表示为箱统计的循环数。 损坏矩阵图。Z 轴表示在指定位置处由每个箱所导致的部分损坏。 单位。设定要在图表中使用的应力单位。 疲劳结果选项 结果选项 PropertyManager 使您能够设定疲劳算例结果的选项。 疲劳计算。要求在所有节或边界节处进行损坏计算。 整个模型。在模型的所有位置（节）计算损坏。在装配体中，裂纹可能出现在模型中材料不同的两个零件的接合处。在大多数其它情况下，裂纹出现在模型边界处。 仅限曲面。仅在边界节处计算损坏。使用此选项可节省时间，因为所需的计算较少。时间的节省对具有多个可变高低幅度疲劳载荷的大型问题而言至关重要。 矩阵图位置。设定可以在其中绘制雨流矩阵图的位置（顶点和参考点）。 添加事件(可变) 添加事件（可变）PropertyManager 使您能够为疲劳算例定义可变振幅事件。您可以为一个疲劳算例定义多个疲劳事件。可变振幅疲劳事件参引一个或多个静态算例，或参引非线性或模态时间历史动态算例中的某一特定求解步长。 装载 · 获取曲线。打开载荷历史曲线对话框以定义曲线数据。您可以手工定义曲线或装入预定义的历史。 Simulation 曲线库包括 SAE 中的范例载荷历史曲线。 o 视图。绘制载荷历史曲线。 o 研究相关联 。设定参考静态算例。 o § 编号。算例记数。对于每个可变振幅事件都只允许一个算例。 § 算例。设定参考静态算例。在此单元格中单击可从下拉式菜单中选择算例。算例列表中仅包括与当前激活的配置关联的算例。 该程序将使用线性理论。如果静态算例包括非线性效果（例如接触或大型位移），则比例结果无效。 § 比例。使用此比例因子将可变载荷历史曲线的振幅与算例中的载荷相关联。您不能按比例缩放在非线性算例中定义的载荷。 例如，如果这些振幅是以伏特为单位测量的，则比例因子必须将伏特与算例中的载荷相关联。 假定您在参考静态算例中向一个面应用了 500 牛顿的力，而载荷历史曲线在相同面上测量该力，并且在该面中 800 牛顿的力对应的测量值是 1.2 伏特。在这种情况下，应使用的比例因子是 (800/1.2)/500=1.92 假定载荷历史曲线测量某一位置某一方向的应变。在这种情况下比例应为 (1/s)，其中 s 是参考静态算例中相同位置相同方向的应变。 从研究中查找 s 时，可能需要计算数个要素的平均应变。 如果模型承受多个载荷，请在每个算例中使用一个载荷定义多个算例。然后，您可以使用适当的比例因子为每种载荷情况定义一个事件。 选项。 · o 重复次数。将曲线数据重复指定的次数。 o 事件开始时间。使用此条目来确定所选的多个事件的时间。如果只为算例定义单一事件，则此输入内容将被忽略。 希望对您有帮助。

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