疲劳统计基础概念资料Word格式.docx
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FailureModesareDifferentforStaticFailure,LowCycleFatigue,andHighCycleFatigue.
ConceptsinCommon
Figure2:
ConstantAmplitudeLoadHistory.
Figure3:
VariableAmplitudeLoadHistory.
Figure4:
ProportionalMultipleChannelLoadHistory.
Figure5:
Non-ProportionalMultipleChannelLoadHistory.
FatigueLifeandFatigueDamage
疲劳寿命：
结构承受载荷至失效所经历的载荷循环数。
疲劳损伤：
失效的损伤值等于1（累积损伤限），即所有载荷循环造成的损伤是1，其中一个循环造成的损伤称为部分损伤。
Miner线性累积损伤准则：
总损伤是单个循环造成的部分损伤的线性累积。
累积损伤限：
通常设为1，可以调整为小于1（偏保守），或大于1。
LoadingandLocalStresses
Figure7:
LoadAppliedtoaComponentInducesaNominalStressandaLocalStressattheNotch.
名义应力：
伪应力（缺口应力）：
应力集中系数
.
影响系数
Figure8:
PseudoStressforNon-ProportionalLoading.
设置影响系数：
GeometricWorkSheet，
DamageBasedDataReductionMethods
RateIndependentCountingMethods
基于疲劳的数据缩减方法之间的关系：
Figure10:
DerivationofCountingMethods.
DataPreprocessing
Peak/ValleyFiltering
Figure11:
Stress-TimeHistory.
Figure12:
Peak-PickedStress-TimeHistory.
HysteresisFiltering
Figure13:
HysteresisFilter.
Discretization
把载荷幅值范围分成N个等间隔区间（bin），默认值N＝100。
RainflowCycleCounting
Figure14:
IllustrationofaHysteresisLoop.
雨流计数最重要的优势是与疲劳损伤的一致性。
雨流计数始于1967年（Endo）。
1969年出现程对计数法（DeJonge）。
1986年Clormann/Seeger发表了一个变型。
还有其它雨流计数的标准方法，如ASTM[ASTME1049-85]和SAE[SAEAE-10]。
LMSDurabilityTechnologiesGmbH开发了四点雨流计数法，与法国AFNOR标准相同。
The4-PointAlgorithm
Figure15:
The4-PointAlgorithm.
Figure16:
SchematicofFrom-toMatrixConstruction.
LoadHistograms
载荷直方图显示载荷循环的幅值和次数，可以显示在SN图上。
Figure17:
TimeHistory.
Figure18:
CumulativeCycleCount.
LifeCurves
为了进行what－if分析，LMS定义了寿命曲线和设计点概念。
CalculateFatigueLife
设计点（Designpoint）的默认值是载荷水平（loadlevel）1，载荷水平为k是把载荷放大k倍。
BackCalculationofLoadLevels
给定数据块的次数，求载荷幅值。
把设计点的未知量设为LoadLevel即可。
ConsecutiveLoadHistories（TestSchedules）
Introduction
试验计划由若干信号段编制而成，通常是5至50段信号，重复编排。
FatigueBackground
疲劳损伤依赖于载荷顺序。
处理顺序效应的方法有两种：
精确法，近似法。
LMSDurabilityImplementation
在MethodParameters中，选项CalculateTSDExact为TRUE（checked）是精确法，FALSE（unchecked）是传统法。
只对时间历程信号。
Non-LocalandSurfaceEffects
基础疲劳寿命数据是用抛光的试验样件进行旋转弯曲试验得到的。
实际零件的表面粗糙度，尺寸，载荷类型，以及平均应力水平等因素，都会影响疲劳寿命。
TheFatigueNotchFactor
只用弹性应力集中系数
会导致过于保守的结果。
随着作用载荷的升高，有缺口和无缺口零件的疲劳寿命差别将减小。
因为局部塑性变形会降低局部应力。
因此引入疲劳缺口系数：
Figure19:
ComparisonBetweentheFatigueBehaviorofanUnnotchedComponentComparedtoaNotchedComponent.
WhatareSizeEffects?
TechnologicalSizeEffects
QuenchedandTemperedSteel:
硬度分布取决于直径，而表面的耐久性极限取决于表面硬度。
Figure20:
HardnessProfileinTemperedorQuenchedSteel.
HighStrengthSteel:
非金属杂质颗粒的大小，形状和分布影响疲劳寿命。
表面越大，出现杂质颗粒的概率越大。
Figure21:
StressDistributioninHighStrengthSteelDuetoNon-MetallicInclusions.
SizeEffectofSurfaceTreatment
表面强化的相对深度取决于零件尺寸，并且影响内层的预应力。
Figure23:
DifferentPre-StressesattheInnerLayerAfterSurfaceTreatment.
HowtoAccountforSizeEffects
有很多方法，通常是用修正系数调整耐久性极限。
StressGradients
StatisticalSizeEffect
MacroscopicYielding
Neuber´
sApproachtoMicroyielding
Summary
Concept
Correctionfactor
Stressgradient
Adjustmentformacro-yielding
Weakest-linkconcept
Neuber’sapproachtomicro-yielding
SurfaceEffects
表面粗糙度越大，疲劳寿命越短。
表面刮痕充当应力集中。
Figure30:
CorrectionFactorsDuetoSurfaceRoughness.
表面修正系数为
.
TheStatisticalNatureofFatigue
疲劳试验结果的分散性，源自材料属性、零件尺寸、工作载荷和制造误差的不同。
客户使用情况的差异是最大的。
在中、高周区域疲劳寿命差别系数为2并非异常。
Figure31:
TheLikelihoodofWeakComponentsSubjectedtoHighLoadsisMinimizedinaProbabilisticDesignApproach.
SN曲线的置信度通常取10%,50%,和90%的失效概率。
分散度指标是失效概率90%和10%对应的载荷比：
PropertyInfluencingFatigue
TypicalScatter
Manufacturinggeometry
1.02
Material:
controlled
1.15
welded
1.45
Appliedloads
2.00
Figure32:
S-NCurveofaMaterialasDeterminedfromTestDataforthe10%,50%,and90%FailureProbabilityLevels.
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