CAE分析零件的模态与寿命

1 零件的模态与振动

固有频率

受迫振动

共振现象

提升零件的固有频率可以有效避免低频共振。

2 零件的疲劳与断裂

疲劳的危害：

疲劳(Fatigue)与断裂(Fracture)是引起工程结构和构件失效的最主要的原因（90%）；振动是疲劳加速的过程。

定义(ASTM E206-72)：

在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹；或完全断裂的材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程，称为疲劳。

应力疲劳：因为作用的循环应力水平较低，寿命循环次数较高（疲劳寿命Nf一般大于10000次），故也称为高周疲劳，也是主要的研究对象。

若最大循环应力 Smax大于屈服应力 Sy，则由于材料屈服后应变变化较大，应力变化相对较小，用应变作为疲劳控制参量更为恰当，称之为应变疲劳；

因为应变疲劳作用的循环应力水平较高，故寿命较低，Nf一般小于10000。应变疲劳也称为低周疲劳。

材料的疲劳极限，随加载形式的不同有下述变化趋势：

Sf （弯）＞Sf（拉）

假定作用应力水平相同，拉压时高应力区体积等于试件整个试验段的体积，弯曲情形下的高应力区体积则要小得多,碰到缺陷的概率也越小。

零件材料的S-N曲线（维乐曲线）：

给出的是光滑材料在恒幅对称循环应力作用下的裂纹萌生寿命。

(材料疲劳性能试验所用标准试件，一般是小尺寸3-10mm光滑圆柱试件)

大部分构件的实际工作载荷是变幅载荷；