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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.Fatigue18

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