Neuber校正:线性应力高于其他的一个缺口
这篇关于“创新智慧”的特邀文章由FEMFAT支持/销售部门的Axel Werkhausen撰写，作者为ECS - Magna Powertrain。麦格纳动力系统的FEMFAT软件是一个全面的疲劳分析工具，为部件的安全运行提供快速和可靠的答案。FEMFAT软件可通过牵牛星伙伴联盟获得。bob游戏下载大全
背景
疲劳分析需要来自多个载荷的应力数据。有缩放应力的方法，因为它们与力的大小呈线性关系，如果系统仍然具有线性行为，那么力和应力也会增加一倍。例如，如果你把一支铅笔装入10kg，就会产生应力和一些变形。如果你给一支铅笔负重20公斤，铅笔就会折断，而不是双倍的应力和变形。有两种方法可以解决这个问题，第一种是用一个复杂的材料模型(一些石墨周围的木材)做非线性应力分析，这将花费大量的分析时间。或者，你可以坚持简单的线性分析，然后做一个Neuber修正，判断新的应力。超过屈服强度可能导致永久变形，而超过极限抗拉强度则会导致系统失效。
对于耐久性分析，Neuber近似是一个众所周知的方法来估计局部弹塑性应力σ.pl基于线弹性有限元的应力结果σ.弹性．
杨氏模量E，非线性应变ε.pl它可以表示为
利用Ramberg-Osgood方程描述循环应力应变曲线，
非线性应力σ.pl可计算为与诺伯双曲线(k'和n´表示分别的循环硬化系数和循环硬化指数）。
以下案例研究说明了Neuber方法的适用性，该方法仅推荐用于局部塑化。
例子
钢的缺口拉伸试样，缺口半径为0.7mm（应力浓度因子α= 2.15)，在高达40kn的交变载荷下进行分析(应力比R = -1)。
在图1中，缺口底部的应力幅值可以看到v. Mises和max。主要的正常压力。从图中可以看出，缺口初始塑化发生在大约8kn处。
图1:具有弹塑性材料特性的缺口底部的缺口应力发展
在细晶钢上进行以下FEA分析：
- 线性弹性材料行为及随后的弹性应力校正
- 非线性几何结构的循环塑性材料曲线和名义应力-应变定义
- 非线性几何结构的循环塑性材料曲线和真应力-应变定义
如上所述，Neuber近似适用于局部塑料区有限的区域。塑造程度的不同区域（图1）如下：
在区域1 (0- 10kn)，局限于切口的局部塑化普遍存在。
在区域2（10-20kN）中，整个横截面开始塑造。
在区域3（高于20kN）中，整个横截面Plastifys。
对于我们的示例，Neuber近似可以施加到大约20kN，因为初始横截面仅达到此极限。由于刚度的损失，局部应力在40 kN的负荷下大幅增加。
图。图2示出了非线性应力的应力幅度和新组织校正的线性应力的比较。
从该图中，可以看出，对于这种材料，相关性非常好于约20kN的负载。
图2:弹塑性应力和Neuber修正线性应力的应力幅值比较
结论
虽然缺口中已经存在多轴应力状态，但Neuber方法提供的有用结果可达缺口局部应力约20kn(~ 0.6%塑性应变)。如果更高的应变或应力多轴性预期，偏差可能增加，并应利用非线性材料规律。
只要负载水平小于产量水平的大约三倍，就可以在耐久性分析中保存大量的CPU时间。这种使用Neuber校正的局部塑造的方法论是呼叫的Femfat疲劳软件套件中的重要选择，可通过Altair Partner Alliance获得。bob游戏下载大全
