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你需知道的12点振动疲劳知识

2022-01-15 08:50:36·  来源：汽车NVH云讲堂  
　
1. 结构在声学和振动下的疲劳特性一样吗？答案是不一样的。可以反推，某电机出现了疲劳故障，如果有多个故障频率，测试时用加速度传感器，也就是振动方式测，会

1. 结构在声学和振动下的疲劳特性一样吗？




答案是不一样的。可以反推，某电机出现了疲劳故障，如果有多个故障频率，测试时用加速度传感器，也就是振动方式测，会出现几个频率；用声学传感器，也就是声学测试，也会出现几个频率。这两种测试方法会有故障频率是重叠的，有的是不重叠的，但是这些都是故障频率点，严苛的测试都要两种方法都用，才能找出全部。




2. 静态SN曲线修正成振动疲劳曲线时需要绘制S-N曲线通常有两个部分，首先通过升降法测它的疲劳极限，然后才是分不同的加载等级测S-N曲线。




先求得疲劳极限为m MPa，取抗拉强度的80%约为n MPa，再在m~n MPa之间分8个加载等级进行试验，得到的结果按拟合方式拟合得到疲劳强度系数和疲劳强度指数。




3. 目前气门弹簧的疲劳寿命为多少？




气门弹簧的服役条件相当苛刻，每分钟振动频率为2500-3000次，工作应力高达到900-1000MPa，同时还要求在150-200℃下长期工作时负荷特性不能大幅度下降。




目前，很多轿车发动机气门弹簧的工作应力已超过800MPa，同时为保证发动机的可靠度，通常要求气门弹簧的疲劳寿命≥2千万次（安全行驶2万公里）。




4. 振动疲劳是结构所受动态交变载荷(如振动、冲击、噪声载荷等)的频率分布与结构固有频率分布具有交集或相接近，从而使结构产生共振所导致的疲劳破坏现象，也可以直接说成是结构受到重复载荷作用激起结构共振所导致的疲劳破坏。所以只有结构在共振带宽内或其附近受到激励导致的共振破坏才属于振动疲劳破坏，否则都属于静态疲劳问题。




5. 当振动频率与结构模态频率相当时，即可视为振动疲劳问题；如果频率远小于结构模态频率时（频率在几或十几），就是普通疲劳问题；当振动频率远大于结构模态频率，以至于与声波频率相当时，即可视为声疲劳进行处理。




6. 振动疲劳是指结构的疲劳破坏与结构的振动响应（包括结构固有频率、交变载荷变化频率、振动幅值、振动相位和结构的振型等模态）密切相关的失效现象，其破坏机理与静态疲劳破坏一致，它包括低频振动疲劳、共振振动疲劳和高频振动疲劳。




7. 振动疲劳是指振动载荷作用下，产生的具有不可逆且累积性的结构损伤或破坏。




8. 振动疲劳的理论与技术，其主要任务是将结构动力学各有关学科的知识和技术以及各种信息通过创造性思维过程，实现符合社会、生产和科学技术发展的需要，并能为结构的振动疲劳控制提供所接受的抗疲劳设计与分析方法。




9. 振动疲劳的理论学科基础、研究手段和研究内容也与静态疲劳理论有所不同，它涉及静态疲劳理论、结构动力学、断裂力学、声学、自动控制等领域，是一门多学科交叉的综合技术。




10. 疲劳曲线制定，振动疲劳要求在一定应力下跟踪共振频率发生共振破坏来进行试验。




11. 裂纹扩展特性，振动疲劳趋向共振和离开共振的疲劳裂纹具有不同的扩展速率。如果裂纹扩展使结构固有频率远离载荷频率，则裂纹扩展是收敛的，否则是发散的。




12. 工程应用方面，振动疲劳主要是降低结构振动水平特别是局部振动水平，方法是进行结构动力学设计、附加阻尼处理和其它一些振动控制设计技术，并考虑材料、构造形式、工艺以及消除缺陷和降低应力集中等问题。

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