疲勞分析(abaqus疲勞分析)

疲勞分析的意義

肌肉運動能力下降是運動性疲勞的基本標志和本質特性。自本世紀以來，研究人員從不同的角度對運動性疲勞進行了大量的研究，提出運動應激性代謝加強的負效應可能是運動性疲勞發生的根本原因，如代謝基質的耗竭、代謝產物的堆積、代謝環境的酸化。它們通過多種渠道可能引起肌纖維結構完整性、能量供應、神經體液調節等的改變，導致運動肌肉收縮和舒張功能障礙。所以，運動能力下降即疲勞發生是其必然結果。
在1982年的第5屆國際運動生物化學會議上，運動性疲勞定義為：“機體的生理過程不能持續其機能在一特定水平或不能維持預定的運動強度。”力竭是疲勞的一種特殊形式，是在疲勞時繼續運動，直到肌肉或器官不能維持運動，即為力竭。
這個疲勞定義的特點是：
(1)把疲勞時體內組織、器官的機能水平和運動能力結合起來評定疲勞的發生和疲勞程度；
(2)有助于選擇客觀指標評定疲勞。
例如，在某一特定水平工作時單一或同時使用心率、血乳酸、最大攝氧量和輸出功率來評定疲勞。
運動性疲勞發生的部位及變化：
運動性疲勞在人體中可分為軀體性疲勞和心理性疲勞，這兩種不同性質的疲勞具有不同表現形式。軀體性疲勞主要表現為運動能力下降；心理性疲勞主要表現為行為的改變。人體的各個部位，從中樞大腦皮層細胞到骨骼肌基本收縮單位都能產生疲勞。根據研究結果，將軀體性疲勞分為中樞疲勞和外周疲勞。中樞疲勞是指缺乏動機、中樞神經系統的傳遞或募集發生改變。外周疲勞包括接點傳遞、肌肉點活動和肌肉收縮活動能力下降。這里僅闡述軀體性疲勞。

SolidWorks中疲勞分析

們注意到，即使引發的應力比所允許的應力極限要小很多，反復加載和卸載在過一段時間后也會削弱物體。這種現象稱為疲勞。每個應力波動周期都會在一定程度上削弱物體。在數個周期之后，物體會因為太疲勞而失效。疲勞是許多物體失效的主要原因，特別是那些金屬物體。因疲勞而失效的典型示例包括，旋轉機械、螺栓、機翼、消費產品、海上平臺、船舶、車軸、橋梁和骨架。
線性和非線性結構算例無法預測疲勞所導致的失效。它們會計算專為指定約束和載荷環境設計的反應。如果遵守了分析假設，并且算出的應力在允許的限制范圍內，則它們認為無論應用多少次載荷，該設計在此環境中都是安全的。
靜態算例、非線性算例或時間歷史線性動態算例的結果可用作定義疲勞算例的基礎。某一位置發生疲勞失效所需的周期數取決于材料和應力波動。對于特定材料而言，這些信息由曲線（稱為 SN 曲線）給出。
疲勞失效的階段
疲勞失效有三個階段：

階段 1。材料中形成一處或多處裂紋。材料的任何位置都可能形成裂紋，但通常發生的位置是邊界面，因為這里有更高的應力波動。裂紋產生的原因有很多。材料細微結構的缺陷以及加工或處理引起的表面刮擦都是其中的原因。

階段 2。部分或所有裂紋因繼續應用載荷而增大。

階段 3。設計為容忍所應用載荷的能力繼續惡化，直到失效發生。
疲勞裂紋開始于材料表面。加強模型表面可以延長模型在疲勞下的壽命。
雨流循環記數方法
雨流周期計數方法提取可變振幅載荷歷史的成分。該軟件如下所示實施該方法：
1. 從載荷歷史提取凸凹點。
2. 如果需要，可附加一個數據點來確保第一個和最后一個數據點的高低幅度相同。
3. 檢查凸點并重新排序數據，以使最高的凸點成為第一個點和最后一個點。
4. 開始記入凸點的個數，如下所示：
a. 考慮前四個凸凹點（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），將計數雨流周期。

雨流循環記數方法的應用 快速計數
當疲勞算例是指一個靜態算例并且只有一個可變振幅事件時，則使用快速計數。在這種情況下，程序將直接從原始記錄中提取箱信息。然后，它將評估每個箱在每個節產生的損壞并計算累積損壞。
完全分析
如果使用了多個可變高低幅度事件，程序將計算各個點的應力，以及時反映每個節的各個可變高低幅度記錄。在每個節處，程序將組合應力并提取雨流箱，這些雨流箱將在隨后用于評估損壞情況。
當可變振幅記錄與多個有不同變換或間隔的算例關聯時，也要使用完全分析。
矩陣圖表 (Matrix Charts)
矩陣圖表只適用于具有可變高低幅度事件的算例。雨流方法將交替應力和平均應力分為箱，箱表示載荷歷史的構成。雨流圖表是一個 3D 直方圖，其中 X 軸和 Y 軸分別代表交替應力和平均應力。Z 軸代表為雨流圖表的每個箱所記的循環數，或由損壞的矩陣圖表箱所導致的部分損壞。

位置。設定圖表的位置。

最差損壞位置。要求繪制最差損壞位置的圖表。

預定義的位置。在運行疲勞算例之前，從在疲勞結果選項 PropertyManager 中要求的一組位置中選擇一個位置。

類型。設定圖表的類型。

雨流矩陣圖。圖表的 Z 軸表示為箱統計的循環數。

損壞矩陣圖。Z 軸表示在指定位置處由每個箱所導致的部分損壞。

單位。設定要在圖表中使用的應力單位。
疲勞結果選項
結果選項 PropertyManager 使您能夠設定疲勞算例結果的選項。

疲勞計算。要求在所有節或邊界節處進行損壞計算。

整個模型。在模型的所有位置（節）計算損壞。在裝配體中，裂紋可能出現在模型中材料不同的兩個零件的接合處。在大多數其它情況下，裂紋出現在模型邊界處。

僅限曲面。僅在邊界節處計算損壞。使用此選項可節省時間，因為所需的計算較少。時間的節省對具有多個可變高低幅度疲勞載荷的大型問題而言至關重要。

矩陣圖位置。設定可以在其中繪制雨流矩陣圖的位置（頂點和參考點）。
添加事件(可變)
添加事件（可變）PropertyManager 使您能夠為疲勞算例定義可變振幅事件。您可以為一個疲勞算例定義多個疲勞事件。可變振幅疲勞事件參引一個或多個靜態算例，或參引非線性或模態時間歷史動態算例中的某一特定求解步長。

裝載
·

獲取曲線。打開載荷歷史曲線對話框以定義曲線數據。您可以手工定義曲線或裝入預定義的歷史。
Simulation 曲線庫包括 SAE 中的范例載荷歷史曲線。
o 視圖。繪制載荷歷史曲線。
o 研究相關聯 。設定參考靜態算例。
o
§ 編號。算例記數。對于每個可變振幅事件都只允許一個算例。
§ 算例。設定參考靜態算例。在此單元格中單擊可從下拉式菜單中選擇算例。算例列表中僅包括與當前激活的配置關聯的算例。
該程序將使用線性理論。如果靜態算例包括非線性效果（例如接觸或大型位移），則比例結果無效。
§ 比例。使用此比例因子將可變載荷歷史曲線的振幅與算例中的載荷相關聯。您不能按比例縮放在非線性算例中定義的載荷。
例如，如果這些振幅是以伏特為單位測量的，則比例因子必須將伏特與算例中的載荷相關聯。
假定您在參考靜態算例中向一個面應用了 500 牛頓的力，而載荷歷史曲線在相同面上測量該力，并且在該面中 800 牛頓的力對應的測量值是 1.2 伏特。在這種情況下，應使用的比例因子是 (800/1.2)/500=1.92
假定載荷歷史曲線測量某一位置某一方向的應變。在這種情況下比例應為 (1/s)，其中 s 是參考靜態算例中相同位置相同方向的應變。
從研究中查找 s 時，可能需要計算數個要素的平均應變。
如果模型承受多個載荷，請在每個算例中使用一個載荷定義多個算例。然后，您可以使用適當的比例因子為每種載荷情況定義一個事件。

選項。
·
o 重復次數。將曲線數據重復指定的次數。

o 事件開始時間。使用此條目來確定所選的多個事件的時間。如果只為算例定義單一事件，則此輸入內容將被忽略。

希望對您有幫助。

abaqus中如何使用疲勞分析？

ABAQUS是一種有限元素法軟件，用于機械、土木、電子等行業的結構和場分析。

它的軟件功能中就有疲勞分析，具體是根據結構和材料的受載情況統計進行生存力分析和疲勞壽命預估。

根據疲勞公式自己計算

可以先應用ABAQUS軟件進行20KN載荷應力分析（其中設置了2個分析步15KN和20KN,而且每個分析中設置增量步0.2），ABAQUS完成應力分析后，再輸入fe-safe疲勞計算軟件的，請在導入過程中需要選擇20KN時的最后1個增量步。

這個屬于靜載或穩態載荷；如果是其他的動態載荷就還要根據情況而定。

如果是要導入其他軟件來計算疲勞壽命，那就要看該軟件的要求了。

ansys中進行疲勞分析的理論依據

ansys中進行疲勞分析的理論依據。根據查詢相關公開資料顯示，疲勞概述結構失效的一個常見原因是疲勞，其造成破壞與重復加載有關。疲勞通常分為兩類，高周疲勞是當載荷的循環重復次數高如1e4至1e9的情況下產生的。因此，應力通常比材料的極限強度低，應力疲勞Stress-bad用于高周疲勞，低周疲勞是在循環次數相對較低時發生的。塑性變形常常伴隨低周疲勞，其闡明了短疲勞壽命。一般認為應變疲勞strain至bad應該用于低周疲勞計算。

材料疲勞失效分析的實驗方法有哪些

6.疲勞實驗方法及疲勞曲線：
原理：用小試樣模擬實際機件的應力情況，在疲勞試 驗機上系統測量材料的疲勞曲線，從而建立疲勞極 限和疲勞應力判據。
試驗設備：最常用的旋轉彎曲疲勞試驗機 將相同尺寸的疲勞試樣，從0.67σ 范圍內選擇幾個不同的最大循環應力σ 別對每個試樣進行循環加載試驗，測定它們從加載開始到試樣斷裂所經歷的應力循環次數N ，然后將試驗數據繪制成σmax －N曲線或 max-lgN曲線，即疲勞曲線。
二、疲勞試樣 適用于旋轉彎曲疲勞試驗機上的光滑試樣其尺寸形狀如圖所示，其直徑d可為6mm、7.5mm、 9.5mm。
三、試驗程序 將試樣裝入試驗機，牢固夾緊并使其與試驗機主軸保持良好同軸。 旋轉時，試樣自由端上測得的徑向跳動量應不大于0.03mm。空載運轉，在主軸筒加力部位測得 徑向跳動量不應大于0.06mm。加力前必須檢定 上述值。裝樣時切忌接觸試驗部分表面。 試驗速度范圍900～10000r/min。同一批試驗的試驗速度應相同。不得采用引起試樣共振的試驗 速度。
三、試驗程序 試驗一直進行到試樣失效或達到規定循環次數時終止，試驗原則上不得中斷。 試樣失效標準為肉眼所見疲勞裂紋或完全斷裂。試樣失效如發生在最大應力部位之外，或斷口有 明顯缺陷或中途停試發生異常數據，則試驗結果 無效。
四、測定條件疲勞極限 應力增量一般為預計條件疲勞極限σ-1 的3％～5％。 試驗應在3～5級的應力水平下進行，第一根試樣的應力水平應略高于預計的條件疲勞極限。根據上根 試樣的試驗結果是破壞還是通過，即試樣在未達到 指定壽命10 周次之前破壞或通過，決定下一根試樣的應力降低或升高，直到完成全部試驗。

在用msc.fatigue做疲勞分析前，為什么要先做靜力學分析，所用的靜力載荷是循環載荷的最大值嗎？

做靜力分析是為了獲取應力或者應變狀態，msc.fatigue在做疲勞分析時是對由靜力分析時得到的應力結果進行處理，而不是重新提交計算。這種處理可以理解為：

假設在靜力分析時，加載100N的力，節點1應力 200MPa。在疲勞分析時加載 1000*sin(w*t)的周期載荷，那么在載荷最大值（1000N）時所得到的節點1的應力就是2000MPa。這是因為，疲勞分析時認為其是線性狀態，載荷和結果成同樣的倍數關系。

靜力載荷的取值：理論上來說可以時任意的，這是因為msc.fatigue在做疲勞應力處理時，會對靜力分析得到的應力首先做歸一化處理，歸一化因子由鏈接載荷時的 load magnitude 決定。比如上邊的例子可以有三種加載方式

1. 靜力載荷 100N，疲勞載荷1000*sin(w*t)，load magnitude :100

2. 靜力載荷1N， 疲勞載荷1000*sin(w*t)，load magnitude :1

3.靜力載荷1000N，疲勞載荷1*sin(w*t),load magnitude：1

4.靜力載荷20N，疲勞載荷1000*sin(w*t)，load magnitude：20

這四種加載方式得到的結果是一樣的。