Msc.Fatigue疲劳分析实例指导教程

前言

第1章绪论

1.1疲劳的基本概念

1.1.1疲劳分析的意义

1.1.2疲劳的研究现状

1.1.3疲劳的特点

1.2疲劳分析方法

1.2.1疲劳分析方法与疲劳设计方法

1.2.2无限寿命设计方法

1.2.3有限寿命设计方法

1.2.4损伤容限设计方法

1.2.5耐久性设计方法

1.3疲劳分析的基本步骤

1.3.1疲劳分析的基本流程

1.3.2载荷谱的获取与确定

1.3.3疲劳特性确定

1.3.4疲劳分析方法的确定

第2章Msc.Fatigue疲劳分析软件介绍

2.1Msc.fatigue软件简介

2.1.1Msc.Fatigue软件的主要特点

2.1.2Msc.Fatigue的主要功能

2.2系统模块介绍

2.2.1Msc.FatigueBasic基本疲劳分析模块

2.2.2Msc.FatigueFracture裂纹扩展分析模块

2.2.3Msc.FatigueUtilities疲劳分析工具

2.2.4Msc.FatigueVibration振动疲劳分析

2.2.5Msc.FatigueSpotWeld点焊的疲劳寿命分析

2.2.6Msc.FatigueWheels旋转结构的疲劳寿命分析

2.2.7Msc.FatigueMultiaxial多轴疲劳分析

2.3Msc.Fatigue软件的数据接口

2.4Msc.Fatigue的安装

2.4.1安装Msc.Fatigue系统文件

2.4.2安装License管理程序

2.4.3设置环境变量

2.5使用MSC.Fatigue

2.5.1sc.Fatigue软件的启动与主界面

2.5.2sc.Fatigue的基本操作

2.5.3其他辅助功能

第3章疲劳载荷谱的统计处理

3.1疲劳载荷谱的统计处理理论基础

3.1.1字化滤波

3.1.2流计数法

3.2数据的导入与显示实例

3.2.1问题描述

3.2.2导入ASCII文件

3.2.3查看数据

3.3数字滤波去除电压干扰信号实例

3.3.1问题描述

3.3.2载荷时间历程的PSD分析

3.3.3信号的滤波

3.3.4滤波器稳定性检查

第4章应力疲劳分析

4.1应力疲劳分析理论

4.1.1基本S-N曲线

4.1.2S-N曲线的近似估计

4.1.3平均应力对疲劳寿命的影响

4.1.3影响疲劳性能的其他因素

4.1.4缺口疲劳

4.1.5变幅载荷谱下的疲劳寿命

4.2载荷谱块的创建与疲劳寿命计算实例

4.2.1问题描述

4.2.2启动Msc.Fatigue建立一新数据文件

4.2.3创建载荷谱块

4.2.4进行疲劳分析

4.3基于名义应力法的零部件疲劳分析

4.3.1问题描述

4.3.2导入有限元模型和应力分析结果

4.3.3进行疲劳分析

4.3.4查看分析结果

4.3.5疲劳优化设计

4.3.6分析总结

4.4支架的应力疲劳分析

4.4.1问题描述

4.4.2导入有限元模型和应力分析结果

4.4.3进行疲劳分析

4.4.4查看分析结果

4.4.5分析总结

第5章应变疲劳分析

5.1应变疲劳理论

5.1.1单调应力-应变响应

5.1.2循环应力-应变响应

5.1.3材料的记忆特性与变幅循环响应计算

5.1.4应变疲劳性能

5.1.5ε-N曲线

5.1.6缺口件应变分析

5.2考虑到残余应力的应变疲劳分析

5.2.1问题描述

5.2.2导入有限元模型和应力分析结果

5.2.3不考虑残余应力的疲劳分析

5.2.4考虑残余应力的疲劳分析

5.2.5平均应力对疲劳寿命影响

5.2.6表面加工热处理对疲劳寿命的影响

5.2.7分析总结

5.3三脚支架结构应变疲劳分析

5.3.1问题描述

5.3.2导入有限元模型和应力分析结果

5.3.3进行疲劳分析

5.3.4查看分析结果

5.3.5分析总结

第6章裂纹扩展分析

6.1裂纹扩展理论

6.1.1疲劳裂纹扩展速率

6.1.2疲劳裂纹扩展寿命预测

6.2缺口平板裂纹扩展寿命分析

6.2.1问题描述

6.2.2导入有限元模型和应力分析结果

6.2.3进行疲劳分析

6.2.4分析总结

第7章振动疲劳分析

7.1振动疲劳理论基础

7.1.1振动疲劳简介

7.1.2基于窄带信号的疲劳分析

7.1.3基于宽带信号的疲劳分析

7.2单方向振动疲劳分析

7.2.1问题描述

7.2.2导入有限元模型和应力分析结果

7.2.3振动疲劳分析

7.2.4分析总结

7.3耦合振动疲劳分析

7.3.1问题描述

7.3.2导入有限元模型和应力分析结果

7.3.3振动疲劳分析

7.3.4分析总结

第8章焊接疲劳分析

8.1焊接疲劳理论

8.1.1焊点疲劳的基本理论

8.1.2焊缝的疲劳

8.2车身结构的点焊疲劳分析

8.2.1问题描述

8.2.2导入有限元模型和应力分析结果

8.2.3点焊疲劳分析

8.2.4查看分析结果

8.2.5总结

第9章Msc.Fatigue的其他应用

9.1旋转结构的疲劳寿命分析

9.1.1问题描述

9.1.2导入有限元模型和应力分析结果

9.1.3进行疲劳分析

9.1.4查看分析结果

9.2软件应变片及其应用实例

9.2.1问题描述

9.2.2导入有限元模型和应力分析结果

9.2.3创建虚拟应变片分析

9.2.4时间历程提取

9.2.5相关分析技术

9.2.6总结

附录A国产材料疲劳特性估算方法

附录B常用国产材料疲劳特性估算用表

参考文献

　　随着疲劳理论的发展和有限元技术的日益成熟，出现了利用有限元分析结果进行疲劳分析呶方法，并在金属结构和零部件的疲劳分析中得到了广泛应用。本书系统介绍了目前较为成熟、应用广泛的疲劳分析方法，并结合当前流行的疲劳分析软件Msc．Fatigue，通过大量实例，详细阐述了如何结合有限元技术、振动分析以及测试技术进行疲劳分析。在产品设计阶段就可以进行可靠性、疲劳寿命分析和评价。本书中的大部分实例都是结合Msc．Fatigue软件给出的，随书光盘包含了和所有实例相对应的视频文件和源文件，便于读者边学边练。　　全书共分9章。第1章简要介绍了疲劳分析的基本概念、基本步骤及疲劳分析方法。第2章介绍了Msc.Fatigue软件的基本模块和基本操作方法。第3章结合软件给出了载荷谱的统计处理方法，包括载荷谱的导入、显示及计数方法。第4章阐述了应力疲劳分析的基本理论，并给出了如何利用有限元分析结果，进行应力疲劳分析。第5章对应变疲劳理论进行了论述，给出了简单的应变疲劳分析实例。第6章介绍了裂纹扩展理论，并给出了简单缺口平板裂纹扩展寿命分析实例。第7章介绍了如何通过振动分析结果进行疲劳寿命的计算。第8章介绍了焊接疲劳分析理论，给出了车身焊点疲劳分析实例。第9章介绍了Msc.Fatigue两个专用模块，即旋转结构疲劳分析模块和虚拟应变片模块。　　全书由浅入深，循序渐进，从简单的应力疲劳分析到裂纹扩展、焊接疲劳、振动疲劳，尽量做到理论联系实际，结合Msc.Fatigue软件，把枯燥的理论讲透讲活。本书既适合作中高等院校疲劳分析基本教材，也适合从事相关科学研究的读者自学。