疲劳强度的分类主要基于应力循环数和材料的应力-应变行为。以下是疲劳强度的分类及其特点:
高周疲劳
定义:材料所受的交变应力远低于材料的屈服极限,断裂前的应力循环次数大于10^5次。
特点:高周疲劳的寿命主要指的是裂纹萌生寿命,通常用疲劳曲线(S-N曲线)来描述该材料的疲劳特性。高周疲劳采用常规疲劳计算方法。
低周疲劳
定义:材料所受力较高,通常接近或超过屈服极限,断裂前的应力循环次数一般少于10^4-10^5次,每次循环过程中都发生塑性变形。
特点:低周疲劳破坏是塑性变形累积的结果。
静态(准静态)疲劳计算
定义:通过确定静态有限元分析的载荷和约束,测量或预测载荷时间历程,利用线性叠加进行疲劳计算。
优点:计算成本低,可重复使用应力数据。
缺点:约束可能不理想,在特定频率下精度下降。
瞬态分析
直接积分法:对整个系统运动方程积分,适用于非线性动力学问题,但计算成本高。
模态迭代法:缩减系统动力学特性为模态,求解速度快但限于线性问题。
模态叠加法:用模态叠加计算动力响应,考虑共振影响,可减少计算量。
频域中疲劳分析
定义:使用功率谱密度应力(PSD)计算疲劳,能在短时间内完成随机载荷的动力响应分析。
优点:计算快,可考虑共振,适用于设计早期分析。
缺点:基于一定假设前提。
名义应力法
定义:用远离焊接位置的应力计算。
适用场景:适用于简单应力状态下的疲劳计算。
结构应力法
定义:提取焊接位置节点力和力矩,结合理论或经验公式计算。
适用场景:适用于焊接结构或复杂应力状态下的疲劳计算。
场强法
定义:基于应力场强度概念,分析疲劳失效区域应力场强度历程,结合材料的S-N或ε-N曲线预测疲劳裂纹形成寿命。
适用场景:适用于复杂应力状态下的疲劳计算。
这些分类和方法提供了不同角度和精度下的疲劳强度评估手段,选择合适的方法取决于具体的应用场景和需求。