1、疲劳破坏的原因及分类

原因：

1. 应力波动引起的机械疲劳

2. 循环载荷同高温联合作用引起的蠕变疲劳

3. 循环受载部件的温度变动引起的热机械疲劳

4. 零件之间的滑动和滚动接触相结合产生的接触疲劳

分类：

1. 高周疲劳(high circle fatigue)：循环次数≥104周次

2. 低周疲劳(low circle fatigue) ：循环次数≤104周次

2、疲劳有限元分析步骤：

1. 通过静力学方法分析对象的应力分布；将计算的结果导入到fatigue分析模块；

2. 定义疲劳分析的应力/应变的类型(一般选择Max. Abs. Principal，即主应力/应变绝对值的最大值)；对应了S－N曲线中的应力S或者E－N曲线中的应变。

3. 输入载荷信息，即将第1步的计算结果导入；定义一个周期时间内的动载荷。

4. 输入材料的S－N或者E－N曲线

5. 定义被分析对象表面粗糙度(surface finish)

No finish 不处理（即不考虑表面粗糙度对裂纹扩展的影响）

Polished 抛光

Ground 磨削

Good machined  好的切削表面

Ave machined  一般的切削表面

Poor machined  差的切削表面

Hot rolled 热轧表面

Forged  锻造表面

Cast 铸造表面

water corroded  水腐蚀表面

seawater corroded   海水腐蚀表面

6.定义被分析对象表面处理方法(surfacetreatment)

No treatment   没有表面处理（即不考虑表面处理方式对裂纹扩展的影响）

Nitride 渗氮处理

Cold rolled 冷轧处理

Shot peened 喷丸处理

7.Fatigue分析，通过应力计算出循环次数，即寿命。

8.结果输出

疲劳有限元分析步骤

3、应力－寿命曲线（S－N曲线）

1. S－N曲线的横坐标为循环次数N(number)，纵坐标为单轴应力S(stress)；所以S－N曲线称为应力－寿命曲线。

2. 试验方法为：给试件施加单向载荷，使试件内部产生有规律的循环载荷(如正弦)；当试件失效时，记录载荷的循环次数N；从大到小改变S值，得到不同的N值，对数据进行概率统计分析后即可建立S－N曲线。

3.         应力－寿命曲线（S－N曲线）

4、应变－寿命曲线（E－N曲线）

1. E－N曲线的横坐标为循环次数N(number)，纵坐标为应变E(strain)。所以E－N曲线也称为应变－寿命曲线。

2. E－N曲线的纵坐标也可以是“剩余强度”，所谓剩余强度(residual strength)指含裂纹材料的静承载能力。

3. 试验方法为：与S－N曲线相比，E－N曲线试验时测量的是应变或剩余强度。

4. 应变－寿命曲线（E－N曲线）

5、高周疲劳的分析方法

1. 假设零件只发生弹性变形，所以零件的应力幅值不大。

2. 高周疲劳可以使用S－N曲线，也可以使用E－N曲线。

3. 可以考虑裂纹导致的疲劳，也可以不考虑。

4. 作为较简单的分析，发生高周疲劳的零件寿命一般很长或者有无限寿命，所以高周疲劳分析也称为全寿命分析。

6、低周疲劳的分析方法

1. 在循环次数较少(低周)的情况下如果会产生疲劳破坏，一般零件受到的应力较大。

2. 低周疲劳使用E－N曲线，一般不使用S－N曲线，因为在低周疲劳时应力－应变不是线性的，即通过线性关系由应力推导出的应变是不准确的。

3. 必须考虑裂纹对疲劳的影响，所以低周疲劳分析也称为初始裂纹法(Crack  Initiation )。

4. 分析方法有：

S-W-T

Morrow

None

5.需要使用“塑性性能修正”(plasticitycorrection):

Neuber

Mertens-Dittman

Seeger-Beste

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