前言 1
第1章 绪论 1
1.1 疲劳的基本概念 1
1.1.1 疲劳分析的意义 1
1.1.2 疲劳的研究现状 2
1.1.3 疲劳的特点 2
1.2 疲劳分析方法 3
1.2.1 疲劳分析方法与疲劳设计方法 4
1.2.2 无限寿命设计方法 4
1.2.3 有限寿命设计方法 4
1.2.4 损伤容限设计方法 4
1.2.5 耐久性设计方法 4
1.3 疲劳分析的基本步骤 5
1.3.1 疲劳分析的基本流程 5
1.3.2 载荷谱的获取与确定 5
1.3.3 疲劳特性确定 5
1.3.4 疲劳分析方法的确定 6
第2章 Msc.Fatigue疲劳分析软件介绍 7
2.1 Msc.fatigue软件简介 7
2.1.1 Msc.Fatigue软件的主要特点 8
2.1.2 Msc.Fatigue的主要功能 8
2.2 系统模块介绍 9
2.2.1 Msc.Fatigue Basic基本疲劳分析模块 9
2.2.2 Msc.Fatigue Fracture裂纹扩展分析模块 10
2.2.3 Msc.Fatigue Utilities疲劳分析工具 10
2.2.4 Msc.Fatigue Vibration振动疲劳分析 10
2.2.5 Msc.Fatigue SpotWeld点焊的疲劳寿命分析 10
2.2.6 Msc.Fatigue Wheels旋转结构的疲劳寿命分析 10
2.2.7 Msc.Fatigue Multiaxial多轴疲劳分析 11
2.3 Msc.Fatigue软件的数据接口 11
2.4 Msc.Fatigue的安装 11
2.4.1 安装Msc.Fatigue系统文件 11
2.4.2 安装License管理程序 15
2.4.3 设置环境变量 16
2.5 使用MSC.Fatigue 18
2.5.1 sc.Fatigue软件的启动与主界面 18
2.5.2 sc.Fatigue的基本操作 18
2.5.3 其他辅助功能 23
第3章 疲劳载荷谱的统计处理 24
3.1 疲劳载荷谱的统计处理理论基础 24
3.1.1 字化滤波 24
3.1.2 流计数法 26
3.2 数据的导入与显示实例 28
3.2.1 问题描述 29
3.2.2 导入ASCII文件 29
3.2.3 查看数据 31
3.3 数字滤波去除电压干扰信号实例 32
3.3.1 问题描述 32
3.3.2 载荷时间历程的PSD分析 33
3.3.3 信号的滤波 35
3.3.4 滤波器稳定性检查 37
第4章 应力疲劳分析 38
4.1 应力疲劳分析理论 38
4.1.1 基本S-N曲线 38
4.1.2 S-N曲线的近似估计 39
4.1.3 平均应力对疲劳寿命的影响 42
4.1.3 影响疲劳性能的其他因素 45
4.1.4 缺口疲劳 48
4.1.5 变幅载荷谱下的疲劳寿命 51
4.2 载荷谱块的创建与疲劳寿命计算实例 55
4.2.1 问题描述 55
4.2.2 启动Msc.Fatigue建立一新数据文件 56
4.2.3 创建载荷谱块 56
4.2.4 进行疲劳分析 58
4.3 基于名义应力法的零部件疲劳分析 63
4.3.1 问题描述 63
4.3.2 导入有限元模型和应力分析结果 64
4.3.3 进行疲劳分析 66
4.3.4 查看分析结果 77
4.3.5 疲劳优化设计 79
4.3.6 分析总结 83
4.4 支架的应力疲劳分析 83
4.4.1 问题描述 83
4.4.2 导入有限元模型和应力分析结果 84
4.4.3 进行疲劳分析 85
4.4.4 查看分析结果 96
4.4.5 分析总结 99
第5章 应变疲劳分析 100
5.1 应变疲劳理论 100
5.1.1 单调应力-应变响应 100
5.1.2 循环应力-应变响应 103
5.1.3 材料的记忆特性与变幅循环响应计算 105
5.1.4 应变疲劳性能 109
5.1.5 ε-N曲线 110
5.1.6 缺口件应变分析 113
5.2 考虑到残余应力的应变疲劳分析 118
5.2.1 问题描述 118
5.2.2 导入有限元模型和应力分析结果 118
5.2.3 不考虑残余应力的疲劳分析 120
5.2.4 考虑残余应力的疲劳分析 129
5.2.5 平均应力对疲劳寿命影响 132
5.2.6 表面加工热处理对疲劳寿命的影响 134
5.2.7 分析总结 134
5.3 三脚支架结构应变疲劳分析 134
5.3.1 问题描述 134
5.3.2 导入有限元模型和应力分析结果 135
5.3.3 进行疲劳分析 137
5.3.4 查看分析结果 146
5.3.5 分析总结 148
第6章 裂纹扩展分析 149
6.1 裂纹扩展理论 149
6.1.1 疲劳裂纹扩展速率 150
6.1.2 疲劳裂纹扩展寿命预测 152
6.2 缺口平板裂纹扩展寿命分析 153
6.2.1 问题描述 153
6.2.2 导入有限元模型和应力分析结果 154
6.2.3 进行疲劳分析 154
6.2.4 分析总结 166
第7章 振动疲劳分析 168
7.1 振动疲劳理论基础 168
7.1.1 振动疲劳简介 168
7.1.2 基于窄带信号的疲劳分析 169
7.1.3 基于宽带信号的疲劳分析 170
7.2 单方向振动疲劳分析 171
7.2.1 问题描述 171
7.2.2 导入有限元模型和应力分析结果 171
7.2.3 振动疲劳分析 174
7.2.4 分析总结 183
7.3 耦合振动疲劳分析 183
7.3.1 问题描述 183
7.3.2 导入有限元模型和应力分析结果 183
7.3.3 振动疲劳分析 184
7.3.4 分析总结 196
第8章 焊接疲劳分析 197
8.1 焊接疲劳理论 197
8.1.1 焊点疲劳的基本理论 197
8.1.2 焊缝的疲劳 200
8.2 车身结构的点焊疲劳分析 201
8.2.1 问题描述 202
8.2.2 导入有限元模型和应力分析结果 202
8.2.3 点焊疲劳分析 202
8.2.4 查看分析结果 210
8.2.5 总结 213
第9章 Msc.Fatigue的其他应用 214
9.1 旋转结构的疲劳寿命分析 214
9.1.1 问题描述 214
9.1.2 导入有限元模型和应力分析结果 215
9.1.3 进行疲劳分析 217
9.1.4 查看分析结果 222
9.2 软件应变片及其应用实例 223
9.2.1 问题描述 224
9.2.2 导入有限元模型和应力分析结果 224
9.2.3 创建虚拟应变片分析 225
9.2.4 时间历程提取 229
9.2.5 相关分析技术 236
9.2.6 总结 237
附录A 国产材料疲劳特性估算方法 239
附录B 常用国产材料疲劳特性估算用表 239
参考文献 242