捡膜弹齿疲劳寿命的仿真分析

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1、捡膜弹齿疲劳寿命的仿真分析

2、第1进入21世纪，人们对传统的强度(静载荷作用，无缺陷材料的强度)已有充分地认识，工程中强度设计的实践经验和积累也十分丰富，对于传统强度的控制能力也大大增强，然而由疲劳与断裂引起的失效仍是工程中予以关注的问题。随着断裂力学的迅速发展，不仅促进了断裂控制方法的进步，更使人们较深入地认识了材料与结构中疲劳裂纹的扩展规律，促进了抗疲劳设计技术的发展。在各工程领域应用疲劳与断裂的研究成果，发展工程适用的抗疲劳、抗断裂实用设计技术，将是21世纪设计水平提高的重要标志之一。MSC.Softl:na

3、mespaceprefix=ons="urn:schemas-microsoft-:office:office"/>一、疲劳寿命分析的理论依据MSC.Fatigue中的疲劳寿命分析是以断裂力学为基础。裂纹扩展的驱动力是应力强度因子，它涵盖了应力和裂纹尺寸，特别描述了独立于整个几何体的裂纹尖端的应力区域，数学公式表达为:式中K为应力强度因子;f称为几何修正系数，反映构件和裂纹几何尺寸对裂尖应力场的影响，可以压应力强度因子手册查得，特别是对于承受拉伸的无限宽亡心裂纹板，f=l;对干无限宽单边裂纹板，f=1.12。σ称

4、为承受的相应平面上的正应力(剪应力);a为裂纹长度。但是对于实际结构的有限尺寸几何体，几何修正系数可以用如下公式:t为在裂纹方向上的构件宽度;m1、m2、m3、m4、m5为前表面修正系数，其值在1.03~1.1215之间。对于给定的a,循环应力幅△σ增大，即△K增大，则对于a-N曲线中，曲线斜率da/dN增大，故裂纹扩展速率da/dN的控制变量是应力强度因子幅度△K，这就是Paris公式;式中C,N是描述材料疲劳裂纹扩展性能的基本参数，有实验确定，由(1)(2)(3)可得到如下公式从初始裂纹a0到{商界裂纹长度a

5、c积分，有解〔5)得到这就是疲劳裂纹扩展寿命估算地基本公式，利用此方程，可以根据不同的需要进行抗疲劳断裂设计。二、虚拟疲劳耐久性集成化分析过程疲劳寿命计算需要知道载荷的变化历史、结构的几何参数以及有关的材料性能参数或曲线，疲劳寿命计算的简单流程见图1.用有限元计算随机疲劳寿命分析，除了几何信息于CAE之外，通常还需要两方面的输入:第一步是根据载荷和几何结构计算应力应变的变化历史，对于一个实验工程构件，通常在多个位置同时承受不同的动态载荷，构件的几何形状也很复杂，计算这样一个动态应力应变响应，是有限元分析的主要任务

6、。一旦获得应力应变响应，结合材料性能参数，就可以用不同的疲劳损伤模型进行寿命计算，这就是第二步。疲劳寿命的理论预测精度既依赖于应力应变响应的正确模拟，也依赖于损伤模型的合理使用。