博一建材讯:机械产品的零部件需要既经济又可靠,因此,零件强度的可靠性设计和疲劳寿命的预估越来越重要。机械工程师通常会用材料的S-N特性来指导零件的可靠性设计和疲劳寿命的预估。然而,从一般的材料手册中很难查到材料的疲劳极限,只有少数专业性较强的材料手册中给出了材料的疲劳极限。也有一些设计手册中给出了基于材料的拉伸强度极限估算疲劳极限的方法,这些估算方法在大量实测数据的基础上进行公式拟合或经验总结,实测数据通常来自标准的疲劳测试方法。
无论是标准试样测试结果还是理论推导的疲劳极限,只能供设计工程师在设计零件时定性评估,都不具有很强的工程应用性。因为材料的疲劳寿命特性除了与材料本身有关外,还与零件的结构、制造工艺、热处理工艺、装配工艺、载荷情况等有关。因此,通过对具体零件或组件进行疲劳测试,得到这种特定零件的S-N曲线,对解决工程问题意义更加重大。现有研究以铸铝合金A356.0在压缩机浮动密封圈样件中疲劳失效为例,介绍一种利用试验和有限元结合得到特定零件在组件应用中的疲劳寿命的方法。
该研究通过试验与有限元结合的方法,得到铸铝合金A356.0在浮动密封圈中高置信度、高可靠度的S-N特性。在这个方法中:试验所使用的试样是来自实际零件生产工艺和装配工艺的组件,更符合零件的实际情况。使用Goodman图谱,将试验得到的疲劳载荷的循环次数与有限元分析得到的应力相结合,以此通过波动不经过零点的疲劳应力得到对称应力下的应力幅值。高置信度、高可靠度的S-N特性更贴合实际零件结构和应用,能更好地解决工程上的实际问题,并能更好地指导设计。
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