疲劳分析专业解决方案及应用

一、疲劳分析概述

  • 疲劳设计(无限寿命,安全寿命,破损-安全,损伤容限,耐久性)      
  • 规范或标准(BS7608;EuroCode3;FKM;IIW;DVS-1612;国内各行业)
  • 疲劳分析方法(断裂分析;名义应力法,局部应力,结构应力法,应变法,概率应 力应变法)
  • 疲劳分析假设(材料一般为钢,铸铁,铝合金<塑料,复合材料不成熟>;温度在-20至500;无腐蚀环境;存活 率95%)
  • 疲劳分析商业软件(Ncode  Design-Life)
  • 疲劳分析功能与特征(应力疲劳;应变疲劳;裂纹扩展; 多轴疲劳; 热疲劳;焊缝疲劳;焊点疲劳;随机振动疲劳;蠕变疲劳;概率疲劳)
  • 疲劳分析应用趋势(静强度基础上越发重视疲劳分析;低周疲劳完善;焊缝疲劳评估;随机振动疲劳、热机疲劳分析成为热点;复合材料, 塑料材料疲劳将成趋势)

二、疲劳分析流程


1、疲劳分析于CAE产品分析中的流程位置


2、疲劳分析步骤


三、疲劳分析类型


1、应变疲劳


2、多轴疲劳(如临界面法等)




3、焊缝疲劳

如:2007年曾参与的垃圾车底架焊缝疲劳评估咨询项目。整个分析基于ansys结构求解后的结果,然后以APDL遵循IIW规范完成。这5年时间左右,完成的焊缝疲劳分析项目增加。基于IIW和FKM规范,进行名义应力法、结构应力法和有效缺口法进行项目咨询。



4、随机振动疲劳

  • 随机载荷的动力响应分析不需要完全的瞬态分析
  • 疲劳分析相当快
  • 分析可以在设计早期进行
  • 能交互分析各种假定


5、热机疲劳

  • 发电设备中的涡轮叶片
  • 内燃机部件等


6、蠕变

当温度T >=( 0.3~0.5)Tm(Tm为熔点)时,金属材料收到恒定载荷的持续作用,发生与时间相关的变形,称为蠕变。


四、焊缝疲劳评估方法



五、疲劳测试实验

  • 材料S-N曲线或ε-N曲线的测试,包括多次测试,考虑分散度因素;
  • 相关疲劳影响因素的测试和测定,如考虑不同的加工手段,载荷类型,尺寸效应,热处理方式,表面形式等;
  • 实际部件疲劳台架试验;
  • 实际产品工作状态疲劳寿命跟踪或测试。
  • 疲劳分析往往需要疲劳测试做为输入,支撑和校核。


六、疲劳分析价值

强度评估中,在静强度分析日益合理准确的前提下,越发关注产品失效破坏中很重要的一部分疲劳强度的分析和校核,这对产品的精益设计和研发有较大重要意义


七、疲劳项目案例

安世亚太完成过的疲劳咨询项目包括:

  • 印刷机疲劳强度分析
  • 割草机随机振动疲劳
  • 垃圾车车架焊缝疲劳
  • 压力容器焊缝疲劳
  • 电机机座随机振动疲劳
  • 压力容器蠕变疲劳
  • 压力容器螺栓疲劳
  • 电机转子转轴疲劳等