耐久疲劳分析-sn方法概述
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耐久疲劳分析-SN方法概述SN（名义应力）法是疲劳计算的最古老方法，由德国铁路工程师August Whler 于1852 年到1870 年之间建立。他用如下左图所示的实验台同时对两根铁路车轴进行旋转弯曲疲劳试验来研究车轴的累积失效问题，然后将名义应力值和发生失效的循环周数的对应关系绘制在一个图表上，这就是众所周知的SN 曲线图，SN 曲线也叫Whler 曲线。SN 方法是目前应用最为广泛的疲劳分析方法，一条典型的SN 曲线如下右图所示。SN 曲线的几个特征需要说明：在约1000 次循环的转折点以下的SN 曲线是无效的，因为此时的名义应力是弹塑性的，其发生失效的循环次数较少，也成为低周疲劳。由于疲劳是由塑性剪切应变能的释放来驱动的，因此材料发生屈服之后，应力与应变不再是线性关系，应力就不能再作为疲劳计算的参数，这将由后续介绍到的EN（应变寿命）法来处理。 在转折点和疲劳极限（约10E610E8 次循环）之间的应力范围，SN 分析是有效的。低于疲劳极限的部分，SN 曲线的斜率急剧下降趋于水平，即无限寿命区。然后实际应用中，无限寿命是很难达到的。比如，铝合金的SN 曲线没有水平部分，不表现出无限寿命特征。疲劳分析器中应用“三段线性”曲线来表征SN 曲线，即由三段对数坐标的直线分别对应低周（塑性）、高周（弹性）和无限寿命区间。两条典型SN 曲线如右图所示，分别代表低合金钢MANTEN和高强度钢RQC100，低于1000 次循环的虚线代表低周区间，10E8次循环处代表疲劳极限点。为计算构件的疲劳寿命，疲劳分析器需要材料的SN曲线和失效点处的交变应力时域历程两个信息。首先，疲劳分析器会对时域信号进行雨流分析以提取疲劳循环，然后通过SN 曲线来计算每个循环产生的损伤并对所有损伤值进行线性累积，系统将自动执行这一过程。 1
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