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1、LMS Virtual.Lab Durability Software-Training Matthias Edinger Customer Services Consultant LMS Virtual.Lab Durability Theoretical Background Stress Life Approach 2 copyright LMS International - 2013 疲劳寿命 损伤计算 S-N方法流程图 雨流记数等幅载荷的S-N曲线 材料载荷几何 3 copyright LMS International - 2013 F 主应力 S F 缺口弹性应力 e life
2、 = f (L) = f (S) = f (e ) F 载荷 L 载荷描述 4 copyright LMS International - 2013 e (t) L(t) 局部弹性应力历程 Kt应力集中系数 S名义应力 c影响因子 L外部载荷 e 弹性伪应力 e (t) = Kt S(t) = c L(t) 5 copyright LMS International - 2013 L1(t) L3(t) L2(t) e (t) = c1L1(t) + c2L2(t) + c3L3(t) e(t) 伪应力 e(t) 可以通过线性准 静态叠加的方法得到！ 非等比例载荷 6 copyright LM
3、S International - 2013 R = l/ u R=-u= 0 R=-1 m= 0 R= 0 l= 0 时域载荷 stress 1 cycle time, t u l m a a a 7 copyright LMS International - 2013 疲劳影响因素 载荷循环的次数 对于每次循环: a : 应力幅值 : 应力范围( = 2 a) m : 平均应力 8 copyright LMS International - 2013 ASCII IF/Labsite (Funktion) MTS RPC-III IST RigSys LMS CADA-X TDF LMS
4、Pimento (SKALAR20) NI DIAdem LMS Universal Binary LMS FALANCS支持的载荷类型 XML-Rainflow (Struktur) 时域载荷 雨流矩阵 9 copyright LMS International - 2013 ASCII(*.asc) IF/Labsite (Funktion)(*.erg) MTS RPC-III(*.drv, *.rpc, *.rsp) IST RigSys(*.acq, *.dmd, *.tgt) LMS CADA-X TDF(*.idx) LMS Pimento (SKALAR20)(*.tdf) n
5、Code DAC(*.dac) LMS Universal Binary(*.lms) LMS Virtual.Lab支持的载荷类型 时域载荷 10 copyright LMS International - 2013 4 通道, 20 采样点 Start: t0 0.0 s, Delta: t 1.0 s ASCII类型的载荷实例 BEGIN START = 0.0 DELTA = 1.0 MINIMUM = -100, 0, 200,-200 MAXIMUM = 100, 200, 400, 0 UNIT = , , , CHANNELNAME = R=-1,R=0,R=0.5,R=-oo
6、 END 100 200 400 0 -100 0 200 -200 100 200 400 0 -100 0 200 -200 100 200 400 0 -100 0 200 -200 100 200 400 0 -100 0 200 -200 100 200 400 0 -100 0 200 -200 100 200 400 0 -100 0 200 -200 100 200 400 0 -100 0 200 -200 100 200 400 0 -100 0 200 -200 100 200 400 0 -100 0 200 -200 100 200 400 0 -100 0 200
7、-200 11 copyright LMS International - 2013 疲劳寿命 损伤计算 S-N方法流程图 雨流记数等幅载荷的S-N曲线 材料载荷几何 12 copyright LMS International - 2013 一次雨流循环记为一个损伤事件: 雨流记数 from load level to load level 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 classification into bins load history Rainflow-Matrix number of
8、load cycles is cumulated in the “from-to“-cells t 13 copyright LMS International - 2013 疲劳寿命 损伤计算 S-N方法流程图 雨流记数等幅载荷的S-N曲线 材料载荷几何 14 copyright LMS International - 2013 S-N曲线 low cycle fatigue Endurance limit SE(and NE) number of cycles N (log) stress amplitude Sa(log) high cycle fatigue Inverse slope
9、 k SE N E 依赖于材料和几何 15 copyright LMS International - 2013 S-N曲线的定义 k1 k2 (N1, S1) (NE, SE) (N0, SMAX) 16 copyright LMS International - 2013 S-N曲线的定义 定义方法: 明确的 (通过软件数据库) 人工定义 (基于一些参数) 统一斜率方法 (基于FKM 准则) 17 copyright LMS International - 2013 统一斜率法则 SN 曲线可以从材料的类型和抗拉强度进行估计。 材料类型包括： 钢 钢 (FKM 传统的) 铁铸件 铁铸件(F
10、KM 传统的) 铝镁合金 铝镁合金 (FKM 传统的) 钛合金 铜/镍 斜率 k=5 准则来自于 Radaj, Vormwald: Ermdungsfestigkeit (3rdedition) FKM 准则 (97.5%成活率) 例子 (钢): E= 0.5 UTSUTS1 -R1 & -oo R 0 (受拉) 平均应力 m a U N1 N2 N3 m3mm = 0 31 copyright LMS International - 2013 平均应力影响 理念: 损伤依赖于应力幅值与平均应力的循环次 数 使用两步法: 1.将一个已知的循环载荷数据转换成平均应 力是0的循环载荷数据(使用Ha
11、igh 图修正) 。 2.利用S-N曲线获得损伤值。 a U N1 N2 N3 m3m= 0 32 copyright LMS International - 2013 平均应力影响 应力幅值, Sa 平均应力, Sm 1 平均应力敏感因子 M 静态失效 M 1 S S M 0RE, 1RE, 1 M:1R M:0R1 1R 3 M:1R0 M3=M/3 (proposed by Schtz) M3= M= M1 (acc. to Goodman) R 1R 0R Haigh-Diagram 33 copyright LMS International - 2013 R = 0 例子: 平均应
12、力修正 应力幅值, Sa 平均应力, Sm 100 75 -100 25 50 200 Sa,eq=70 MPa Sa=100 MPa , R = , M1= M = 0.3, M3= 0.1 Sa, eq(R = -1) = ? R = - 34 copyright LMS International - 2013 已知:Sa= 100 MPa, M1= M = 0.3, M3= 0.1 求解:Sa, eq(R = -1) for R = , -1 , 0 , 0.5 计算:for R = 0 :Sa, eq(R = -1) = (Sa+ M3Sm)(1+M)/(1+M3) 例子: 平均应力
13、修正 RSmMPaSa,eqMPa -10070 -10100 0100130 0.5300154 35 copyright LMS International - 2013 M 依赖于材料 aluminum steel cast steel 02004006008001000 1200 1400 1600 1800 2000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 抗拉强度 Mean stress sensitivity stress concentration factor Kt=1.0 - 5.0 cycles to failure N = 1E+4 - 1E
14、+6 probability P = 50% 36 copyright LMS International - 2013 平均应力修正参数设置界面 37 copyright LMS International - 2013 单斜率下的平均应力修正: “Goodman” 可能产生的问题 应力幅值, Sa 0 平均应力, SmSU static failure SE 如果 M SE/SU: 应力幅值 Sa = 0 导致无损伤! 平均应力敏感因子 M 1 S S M 0RE, 1RE, R = - R = - 1 R = 0 38 copyright LMS International - 2013 平均应力修正(5 段法) Sa Sm M 当前无法显示此图像。 R 1 R 0 R R L i m i t R R 2 L i m i t R SegmentCorrection R 10 -oo = R = -1M1 -1 R = 0M 0 R = Limit RM3 Limit R R = Limit R2M4 Limit R2 R = 1M5 M1 M3 M4 M5 39 copyright LMS International - 2013 平均应力: 等效幅值 Weighted ResultsDefault Results
