材料对话框 - 疲劳 SN 曲线标签

使用疲劳 SN 曲线选项卡可定义疲劳算例的 SN 曲线。 SN 曲线只用于疲劳算例。

源

要显示此对话框：

打开零件，右键单击 FeatureManager 设计树中的材料 ，然后选择编辑材料。

疲劳 S-N 曲线选项卡仅当插入 SolidWorks Simulation 时才可用。

SOLIDWORKS 材料库中的某些材料已定义了疲劳 SN 曲线。 这些材料在材料库的材料清单中是通过附加到其名称末尾的前缀 (SN) 来标识的。 SN 曲线的参考为“Atlas of Fatigue Curves”，ASM International。

设定插值方案和数据来源。
内插 根据 SN 曲线的循环数设定交替应力的插值方案。
  • 双对数。

    循环数和交替应力的对数插值（以 10 为底）。 建议此选项用于只有少量数据点稀疏分布在两条轴上的 SN 曲线，除非另有其它插值方案更适合此曲线。

  • 半对数。 应力的线性插值和循环数的对数。 建议将此选项用于相对于循环数的变化而言应力变化范围相对较小的 SN 曲线，除非另有其它插值方案更适合此曲线。
  • 线性。 应力和循环数的线性插值。 建议将此选项用于具有大量数据点的 SN 曲线，除非另有其它插值方案更适合此曲线

    SN 插值方案的范例

    在某些情况下，SN 曲线也会以方程式的形式提供，此方程式是通过与实验数据相拟合而得到的。 在这种情况下，如果方程式与其中一种插值方案匹配，则可能只需定义曲线的极值作为数据点并使用正确的插值方案即可。
定义(D) 手工定义曲线数据。 从菜单中的十条曲线中选择。
从材料弹性模量派生 根据 ASME SN 曲线以及参考材料和激活材料的弹性模量自动派生 SN 曲线。 源 SN 将显示在预览区域中。
  • 基于 ASME 奥氏体钢曲线(A)
  • 基于 ASME 炭钢曲线(C)

SN 曲线是通过将参考 SN 曲线的每个应力值除以参考 ASME 材料的弹性模量，然后乘以当前材料的弹性模量来派生的。 相关的循环数保持不变。

定义疲劳 S-N 方程式（适用于随机振动疲劳分析） 可用于基于来自动态随机振动算例的结果的疲劳算例。

表格数据

列出曲线数据。 仅在来源框中已选择定义时才能使用。
应力比率(R)(R) 仅当选中选择材料源下面的自定义时才能使用。
单位 交替应力单位。
如果要键入值，必须在输入之前选择要使用的单位。
曲线数据表 如果要手工定义曲线，则成对输入循环数和替换应力值。 如果曲线是根据参考 ASME SN 曲线派生的，则会列出缩放的曲线。
您可以使用复制和粘贴功能来填充表格。
文件 从文件输入曲线数据。 仅当选中选择材料源下面的自定义时才能使用。
视图(V) 在表格中显示当前数据的图表。
删除 删除所选的数据行。 仅当选中选择材料源下面的自定义时才能使用。
要将相同的 SN 曲线应用到具有不同材料的实体，请在疲劳算例树中右键单击零件 ，然后选择将疲劳数据应用到所有实体。

S-N 曲线方程式（Basquin 方程式）

基于线性动态 - 随机振动算例让结果，可用于疲劳算例。

根据 S-N 曲线评估 Basquin 常量 选择让程序基于给定 S-N 曲线数据点计算 Basquin 方程式常量。

对于高循环疲劳（循环数 N > 104），当图解使用重对数图尺时，S-N 曲线可近似处理成直线。 Basquin 方程式是 y 轴上应用的应力循环数 (S) 和 x 轴上导致失效的循环数 (N) 之间的一种幂律关系。

Basquin 方程式只有在达到忍耐极限或疲劳极限时才有效。
忍耐极限是不会导致疲劳失效的最大交替应力。 换句话说，如果交替应力等于或小于忍耐极限，导致失效的应力周期数会变得非常大（实际上是无穷大）。 忍耐极限通常是为零平均交替应力而定义。 又称为疲劳极限。 有些金属没有可测的忍耐极限。
程序会考虑 Basquin 方程式的应力范围值 Sr。 它用 2 乘以 S-N 曲线的交替应力值 (Sa) 计算完全可逆的载荷 (Sr = 2*Sa)。
S-N 疲劳曲线的 Basquin 方程式非定位：
  • N = B / (Sr) m，或
  • log (Sr) = B - m log (N)
当您选择此选项时，曲线特定常量 (B) 和 S-N 曲线斜率 (m) 选项将处于非活动状态。 软件使用最小平方直线拟合技术，拟合通过 S-N 数据点的直线，来计算 B 和 m 常量。 这些常数是由不同应力级别下疲劳测试试验确定的材料参数。
单位 为应力范围 Sr 设置单位。
考虑 S-N 曲线分界点所在的行 设置考虑用于计算 Basquin 常量的 S-N 曲线分界点。 如果您输入 0 或 1，那么所有 S-N 曲线上的数据点都将考虑通过最小平方拟合方式拟合直线。
例如，您输入 4，S-N 曲线前 4 行数据集将考虑拟合直线并计算 Basquin 常量 B 和 m。我们建议您将疲劳忍耐极限用作分界点。 S-N 曲线在执行分界点后被视为水平线。
曲线特定常量 (B) 为 S-N 特定常量 B 输入值（必须是正实数）。这是应力范围 Sr 一次循环的值。
S-N 曲线 (m) 的斜率 为 S-N 曲线的斜率 m 输入值（必须是正整数）。当两个数据点（N1、S1）和（N2、S2）已知时，S-N 曲线的斜率由以下项提供：
源 输入有关 S-N 数据源的信息。
视图(V) 选择以查看 S-N 曲线图标。
保存 以 *.dat 或 *.csv（以逗号分隔）文件格式保存 S-N 曲线数据。

SN 插值方案的范例

假定您定义了一条 SN 曲线，它具有下列两个连续的数据点：
循环数 (N) 对数 (N) 交替应力 (S) 对数 (S)
1000 3 50,000 psi 4.699
100,000 5 40,000 psi 4.602
对于 45,000 psi 的应力，程序将根据 SN 插值方案来读取循环数，如下所示：
对数线性 SN 曲线。X 和 Y 轴分别表示循环数和应力的对数。程序将取 45000 的对数（即 4.653）并执行线性插值。使用此方法得到的循环数是 103.944= 8,790。
半对数 SN 曲线。X 轴表示循环数的对数，Y 轴表示应力。在应力值为 45,000 psi 时，程序将执行线性插值并计算得到循环数为 104=10,000。
线性 SN 曲线。X 和 Y 轴分别表示循环数和应力。当应力值为 45000 psi 时，该程序会执行线性插值并计算得出循环数为 50,500。