基于CAE技术的铝型材挤压模具疲劳寿命仿真分析(8)

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基于ＣＡＥ技术的铝型材挤压模具疲劳寿命仿真分析

的液压实验设备使得更复杂的加载历史实验成为可能，电子显微镜也促进了断裂力学的研究进展。Ｉｒｗｉｎ提出了应力密度因数Ｋ，这一概念被用于线弹性断裂力学和疲劳寿命估计。

常规疲劳强度设计中，假设材料是无缺陷的连续体，疲劳破坏的过程分为裂纹形成、裂纹扩展和最后断裂三个阶段。在上世纪四十年代，苏联人Ｃ．Ｂ．谢联根据等幅疲劳试验得到的应力．寿命曲线（Ｓ．Ｎ曲线）推出常规疲劳的设计公式。但实际上材料中总是存在着裂纹或类裂纹的缺陷，因此，断裂力学理论应用于疲劳强度设计，成为上世纪六十年代疲劳强度设计的发展方向之一。１９６８年，Ｍ．马特修施和Ｔ．恩多提出了雨流计数法，该法认为塑性的存在是造成疲劳损伤的必要条件，这种塑性性质是由应力．应变迟滞回线表现出来，而一个大的应力．应变循环对材料造成的损伤不受小循环的影响。于是，其计数结果与材料的“记忆＂特性相一致。这些特点使雨流法成为疲劳计数法中应用最广的一种方法。从上世纪七十年代起，由于电子计算机应用的普及和快速傅里叶变换（ＦＦＴ）算法的出现并应用，使随机振动分析速度提高了几个量级，进行实时分析成为现实。随机振动理论在运输、船舶、机械和地质等部门得到了重视和应用。随机振动的结果可能产生随机疲劳，对随机疲劳的研究，试验机是关键问题。在上世纪六十年代，随着大规模集成电路的出现，制造出了能够模拟零件或构件实际受载情况的随机疲劳试验机。到七十年代，国外广泛使用其电液伺服机构由电子计算机控制的随机疲劳试验机来进行疲劳试验。同时，在计算机方面发展了一种估算疲劳裂纹形成寿命的方法一一局部应力．应变法。其出发点是：疲劳裂纹的形成寿命是由危险部位的局部应力．应变历程所决定的，可根据零件和构件承受的载荷历程来确定疲劳破坏部位的局部应力．应变历程，并由此进行疲劳寿命估算。

用概率统计方法来处理疲劳实验数据是从上世纪四十年代开始的。１９４９年，Ｗ．威布尔发表了著名的对疲劳实验数据进行统计分析的方法。１９５９年，Ｊ．Ａ．波普指出，疲劳试验的寿命数据是符合对数正态分布的。另一方面，在第二次世界大战中，美国不少军用飞机因电子系统常出故障而不能起飞，由此提出了“可靠性’’的问题，并从１９５０年开始，对电子系统开展了可靠性研究。当时，美国国防部成立了研究电子设备可靠性的专门机构，１９５７年发表了研究报告。１９６１年，ＦＲ斯图伦等人在机械设计中考虑了材料的疲劳极限的概率分布。１９６４－－１９６９年，美国人ＦＢ．豪根对两个正态分布函数的代数运算进行了分析，为强度干涉模型的可靠型进行可靠性设计的一套方法，使疲劳强度的可靠性研究走上了一个新的阶段。疲劳累积损伤理论是估算疲劳强度的传统理论。而后，基于断裂力学的概念，人度计算奠定了基础。从１９７０年开始，美国人Ｄ．凯塞乔格罗完善了用强度干涉模们又发展了疲劳断裂扩展理论。现在这两种理论都被广泛研究和应用［１７，１８，１９，２０】。