有限元分析

零部件疲劳分析

 

结构零部件在一定的载荷作用下,经过一定的运行时间,会出现裂纹的情况,例如汽车的车架会出现裂纹甚至断裂的情况,这种情况可以通过计算机模拟方针的方法,计算出零部件在一定载荷作用下的使用寿命,为设计者提供有力的设计以及改进依据。

在有限元静力学分析的基础上,通过计算,可以进一步进行疲劳分析,计算出结构的使用寿命,也就是结构的允许使用周期。

如图所示的模型,受到15KSI压力的作用,其静力学计算结果如图所示


疲劳分析的有限元模型


 Von  Miese应力云纹图


 

进行疲劳分析时,需要知道每一点处的应力或者应变随时间的变化情况,解决的方法是将应力与所给定的某一时域内的周期循环函数相乘,得到随时间而变化的应力或者应变。例如将上图所示的应力值与图所示的曲线值相乘以后,将静力值转换成动力值以后,便可以计算出的该模型的寿命,如图所示为计算的该模型的寿命云纹图,单位为循环周期。

将静态应力转换成动态应力的转换曲线


使用寿命云纹图


根据疲劳损伤理论,可以计算出经过一次循环后,载荷对零部件的损伤,如图所示为该模型的损伤云纹图。

疲劳损伤云纹图

 


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