行业解决方案

疲劳分析解决方案

疲劳就是材料在循环应力和应变作用下”在一处或几处产生永久性累积损伤”经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。疲劳寿命的定义为发生疲劳破坏时的载荷循环次数，或从开始受载到发送断裂所经过的时间。即材料或构件疲劳失效时所经受的规定应力或应变的循环次数，是需要特别关注的问题。
构件的疲劳是个复杂的过程，受多种因素的影响，要精确地预估构件的疲劳寿命，需要选择合适的模型，这就需要宏观力学方面的研究，包括疲劳裂纹发送、发展直至破坏的机理，还需要微观力学方面的研究包括位错理论等。此外，还涉及到金属材料科学、材料力学、振动力学、疲劳理论、断裂力学和计算方法多门学科。只有更深刻地认识了疲劳破坏的机理，将宏观和微观研究结合起来，才能更精确地预测寿命。
采用CAE技术，可以帮助工程师更快更精确的预估出构件的疲劳寿命。
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、应力疲劳/应变疲劳

2、多轴疲劳（如临界面法等）

3、焊缝疲劳

焊接连接是工业领域上非常常见的结构连接方式，在结构设计中具有非常重要的地位，因此焊接的结构强度和疲劳强度都非常重要。

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

锋芒科技

完成过的疲劳项目包括：

• 减速器齿轮疲劳强度分析

• 电动车电池包随机振动疲劳

• 车架焊缝疲劳

• 压力容器蠕变疲劳

• 压力容器螺栓疲劳

• 电机机座随机振动疲劳

电机转子转轴疲劳等