产品
疲劳对结构的影响
结构失效的一个常见原因是疲劳，通常在一定的载荷水平范围内（小于极限静载荷）承受重复性载荷而产生的一种破坏现象，由于疲劳破坏是一个缓慢损伤累积的过程，与载荷加载循环的次数有关，随着循环次数的增多，材料的屈服强度值会减小，当材料的屈服强度值小于极限静载荷时，就会发生疲劳断裂。据统计，因交变载荷引起的疲劳断裂事故占机械机构失效总数的95%，疲劳越来越受到重视。
判断结构是否是疲劳影响造成的断裂，可以通过观察断口有没有显著的塑性变形，不论是脆性材料还是塑性材料疲劳断裂均表现为脆性断裂，断裂更具突然性，更危险。
疲劳通常分为两类:
①高周疲劳是当载荷的循环次数高于(如1E4-1E9)的情况下产生的，应力通常比材料的屈服强度低。
②低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳。
疲劳的计算能反应出结构能承受多少次循环载荷，从而确定结构的使用寿命，在结构服役破坏之前对零件进行替换。另一种思路是通过对载荷的比例缩放使得结构的寿命趋于无穷大。常见材料对于无穷寿命的循环次数的定义如下表所示：
| 钢材 | 107次循环 |
| 焊接材 | 2×106次循环 |
| 有色金属 | 108次循环 |
算例：利用ANSYS经典界面计算横梁的疲劳寿命
1、首先定义单元类型
根据结构特点确定单元的类型，选定单元类型为PLANE 82。
2、定义材料属性
选择材料的杨氏模量为2.06E5Mpa，泊松比为0.3。
3、建立几何模型
通过对应坐标和相关尺寸建立相关的矩形和圆形，运用布尔求差完成对面的剪切。
4、网格划分
① 单元大小的控制
② 分配单元属性，选择对应的单元和材料
③ 对建立的模型进行网格划分
5、建立约束（边界条件）
如下图所示：在模型底部的左下角和右下角的位置的点施加X及Y方向的位移约束。
6、施加载荷
在模型的上表面施加均布载荷。
7、定义材料的疲劳性质
输入材料的S-N曲线。
8、定义应力位置、循环次数
根据应力求解结果、计算疲劳参数，可以在一系列预先选定的位置上确定一定数目的应力循环和应力循环载荷，并存储这些位置上的应力。由静力分析云图可知，模型的危险点为横梁的中部，所以定义横梁中部位置节点，保存节点的应力值，无限寿命定义为500000次。
8、疲劳计算并求解寿命
进行疲劳计算，获取横梁中点的疲劳寿命
计算结果：疲劳寿命为350000次循环，累积疲劳使用率为70%。
免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删
155-2731-8020
