疲劳分析，从零开始

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2012-8-7 09:15 上传

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1 测量应变、应力谱图

（1）衡量应力集中的区域，布置应变片

      可以通过模拟（有限元）或试验（原型上涂上一层油漆，待油漆干后施加载荷，油漆剥落的地方应力集中），确定应力集中的区域，然后按左下图在应力集中区域布置三个应变片：
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因为材料是各向同性，所以x,y方向并不一定是水平和竖直方向，但两者一定要垂直，中间一个一定要和x,y方向成45°角。三个应变片也可以重叠在一起（见右上图）。

（2）根据测的应变和材料性能，计算应力      

　　　测得的三个应变，分别记为εx, εy, εxy。两个主应力（假设只有弹性变形）：


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其中，E为材料的杨氏模量，µ为泊松比。根据这两个主应力，可以计算出有些方法可能需要的等效应力（主要目的是将多分量的应力状态转化为一个数值，以方便应用材料的疲劳数据），如米塞斯等效应力：

或最大剪应力：

                 

实际测量的是应变-时间谱图，应力（或等效应力）-时间谱图可由上述公式计算。

（３）分解谱图

　　　就是对上面测得的应力（应变）－时间谱图进行分解统计，计算出不同应力（包括幅度和平均值）循环下的次数，以便计算累积的损伤。最常用的是雨流法（rainflow counting　method）。

2 获取材料数据

    如果载荷频率不高，可以做一组简单的疲劳测试（正弦应力，拉压或弯曲均可，有国家标准）：

得到一条应力-寿命（即循环次数）曲线，即所谓的S-N曲线：

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