结构仿真面试常见问题—疲劳耐久

一、疲劳的定义

1、在循坏加载下，发生在材料某点处局部的，永久性的损伤递增过程。

2、经足够的应力或应变循坏后，损伤积累使材料发生裂纹或使裂纹进一步扩展至完全断裂。

3、出现可见裂纹或者完全断裂都叫疲劳破坏。

二、疲劳破坏的类型

1、研究对象：材料疲劳，结构疲劳。

2、载荷情况：横幅疲劳，变幅疲劳，随机疲劳。

3、应力状态：单轴疲劳，多轴疲劳，弯曲疲劳，扭转疲劳。

4、工况与坏境：冲击疲劳，热疲劳，腐蚀疲劳，接触疲劳。

5、循坏次数：低周疲劳（高应力疲劳，循坏次数N<10000），高周疲劳（低应力疲劳，循坏次数N>100000），超高周疲劳。

三、循坏蠕变和松弛

1、在横幅应力控制下，应变不断提升的现象叫做循坏蠕变。

2、在横幅应变控制下，应力不断下滑的现象叫做循坏松弛。

四、疲劳断裂过程

1、裂纹萌生，2、裂纹扩展，3、断裂。

五、疲劳断裂的主要特征

1、疲劳断裂的应力很低，常常低于静载时的屈服强度。

2、无明显的宏观塑性变形，无明显预兆，突然破坏。

3、疲劳破坏是构件经过长期运转后发生的，所受载荷越大，断裂的使用寿命越低。

4、疲劳失效分为裂纹萌生、扩展和断裂三个阶段，裂纹萌生阶段对共件的表面状态比较敏感。

5、疲劳性能试验数据分散性较大，具有统计性。

六、焊缝失效形式

1、从焊缝附近沿着板的厚度方向的破坏形式，起始于焊趾。

2、从焊根处沿着焊缝方向的破坏形式。

七、影响材料疲劳性能的因素

1、材料本身：化学成分、微观组织、内部缺陷。

2、构件状态：表面状态、残余应力（残余拉应力降低疲劳寿命，残余压应力提高疲劳寿命）、应力集中、尺寸效应。

3、载荷类型：应力振幅、应力比、平均应力、载荷顺序。

八、疲劳强化

1、在构件表面产生残余压应力，使表面强度和硬度增加，疲劳极限提高。

2、表明强化方法：表面喷丸、滚压、表面淬火等。

九、疲劳载荷谱

1、主要通过实测、统计结构使用情况，经处理规范后形成标准。

2、雨流计数法：统计载荷和时间历程常用的循坏技术方法之一。

十、疲劳损伤

1、定义：表征结构受到载荷后对材料造成的伤害。

2、公式如下：D=n/N，其中，D代表损伤，n代表循坏次数，N代表使用寿命，若D=0表示未受损伤，D=1表示材料在经历N次循坏后完全损伤，会发生疲劳破坏。

十一、S-N曲线

1、S-N曲线：以材料标准样件疲劳强度为纵标，以疲劳寿命的对数值lgN为横坐标，表示一定循环特征下，标准样件的疲劳强度与疲劳寿命之间关系的曲线，也称应力-寿命曲线。

十二、疲劳分析方法

1、名义应力法：以材料的S-N曲线为基础，对照样件疲劳危险位置的应力集中系数和名义应力，结合疲劳损伤累积理论，计算疲劳寿命。

2、局部应力应变法：结合材料的循环应力应变曲线，通过弹塑性有限元分析，将样件的名义应力谱转换成危险部位的局部应力应变谱，根据危险部位的局部应力应变历程估算疲劳寿命。

3、应力应变场强法：基于材料的循环应力应变曲线，通过弹塑性有限元计算缺口件的应力场时域或应变时域历程，然后根据材料S-N曲线或者ε-N曲线，结合累积疲劳损伤理论，估算缺口件疲劳寿命。

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