振动疲劳分析

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

增

刊,

姚起杭等结构振动疲劳问题的特点与分析方法阵风载荷等往往表现为特定的窄带谱形定谱形由试验给出相应的振动疲劳,,

及载荷动力特性所决定的响应特点这时需要进行结构整

可根据这一特。

体与某些部件的动力特性与动力响应分析才能明确结构在各频率下的响应应力分布及其薄弱部位而按照现行的,

,

一

曲线或

一

曲线

一

曲线一般还需针对两种激励形式

静态疲劳分析方法就很难做到这一点,

。

进行结构件的振动,

给出即对于可以分介为谐和振动迭加的确定性振动往往给出在相应共振频率激励下或一般取为结构基本共振频率的正弦振动试验不。‘一

疲劳试验时试件的选取应尽量模拟真实其安装夹具的动力特性必需设计成与实际支持件的动力特性一致所用试,

曲线其形式常用双对数曲线表,。。一‘

,

验载荷载荷计数或试验谱也与静态疲劳试验的确定方法不同所以用现行的静态疲劳试验方法处理结构动态疲劳,

、

问题将可能得出与实际状况不一致的试验结论

。

一命

,一

在防止结构振动疲劳的设计和振动疲劳控缸技术,,

而对于随机振动应由随机振动试验给出相应的随机,

方面也

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

增

刊,

姚起杭等结构振动疲劳问题的特点与分析方法阵风载荷等往往表现为特定的窄带谱形定谱形由试验给出相应的振动疲劳,,

及载荷动力特性所决定的响应特点这时需要进行结构整

可根据这一特。

体与某些部件的动力特性与动力响应分析才能明确结构在各频率下的响应应力分布及其薄弱部位而按照现行的,

,

一

曲线或

一

曲线

一

曲线一般还需针对两种激励形式

静态疲劳分析方法就很难做到这一点,

。

进行结构件的振动,

给出即对于可以分介为谐和振动迭加的确定性振动往往给出在相应共振频率激励下或一般取为结构基本共振频率的正弦振动试验不。‘一

疲劳试验时试件的选取应尽量模拟真实其安装夹具的动力特性必需设计成与实际支持件的动力特性一致所用试,

曲线其形式常用双对数曲线表,。。一‘

,

验载荷载荷计数或试验谱也与静态疲劳试验的确定方法不同所以用现行的静态疲劳试验方法处理结构动态疲劳,

、

问题将可能得出与实际状况不一致的试验结论

。

一命

,一

在防止结构振动疲劳的设计和振动疲劳控缸技术,,

而对于随机振动应由随机振动试验给出相应的随机,

方面也

1.1 疲劳概述

结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。

在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。 1.2 恒定振幅载荷

在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：

当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。

否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。 1.3 成比例载荷

载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：

比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。 相反，

一、绪论

疲劳，是固体力学的一个分支，它主要研究材料或结构在交变载荷作用下的强度问题，研究材料或结构的应力状态与寿命的关系。金属、塑料、木材、混凝土、玻璃、橡胶和复合材料等各种结构材料及其加工成的结构或设备，在载荷的反复作用下，都会产生疲劳问题。

据统计，在三大主要破坏形式(磨损、腐蚀和断裂)之一的断裂失效中，结构破坏的80%以上都是由疲劳引起的。疲劳破坏在工程结构和机械设备中极为广泛，遍及每一个运动的零部件，不管是脆性材料还是塑性材料，疲劳破坏由于没有明显的宏观塑性变形，破坏十分突然，往往造成灾难性的事故。因此，对于承受循环载荷的零部件都应进行疲劳强度设计。疲劳所涉及面之广几乎涵括汽车、铁路、航空航天、海洋工程以及一般机器制造等各个工业领域。

近年来，有限元方法的不断成熟使得CAE分析结果的精度和可靠性有了很大的提高。现在全球各大汽车公司，在产品的并行开发过程中，广泛地将CAE技术同步应用于车身开发，如刚度、强度、NVH分析、机构运动分析等。作为车身CAE的一个重要方面——疲劳耐久性CAE分析技术，基于有限元应力应变结果，结合承受载荷的变化历史和材料的性能参数，并应用相应的疲劳损伤理论来预测构件的疲劳寿命。与基于试验的传统疲劳分析相比，疲劳

1.1 疲劳概述

结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。

在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。 1.2 恒定振幅载荷

在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：

当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。

否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。 1.3 成比例载荷

载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：

比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。 相反，

ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南

第一章 简介

1.1 疲劳概述

结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。

在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。

1.2 恒定振幅载荷

在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：

当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。

否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。 1.3 成比例载荷

载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：

比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的

ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南

第一章简介

1.1 疲劳概述

结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。

1.2 恒定振幅载荷

在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：

当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。

否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。

1.3 成比例载荷

载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：

比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。

相反，非比例载荷没有隐含各应力之间相互的

ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南

第一章 简介 1.1 疲劳概述

结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。 在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。 1.2 恒定振幅载荷

在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：

当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。

否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。 1.3 成比例载荷

载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：

比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。 相反，非比例载

是ansys workbench的老版本所展示的实例分析步骤,虽然版本较老,可方法照样可以借鉴。

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常用电机振动异常的识别与诊断

徐宁

（首钢矿业公司电修公司）

摘要：本文主要介绍了电机出现振动的原因，从机械和电气两个方面做了详细的说明，并提出了具体的解决办法，对电机使用寿命的提高及维护保养具有一定的指导意义。 关键词：电机 振动 机械 电磁 振动幅值

1前言

在日常工作过程中，电机出现振动是比较常见的一种故障，若不及时消除，就会影响设备的安全稳定运行。众所周知，电机的结构同时包含电气和机械两部分，也可以说是电气和机械的结合点。所以说对电机的振动故障原因也要分成两部分。一般来讲，电机振动是由于转动部分不平衡引起的，主要是由机械故障或电磁故障两个主要方面的原因引起的。

1 机械振动产生的原因分析

1.1 转子不平衡产生的机械振动 转子不平衡的原因

①电机转子质量分布不均匀，产生重心位移，与转子中心不同心。 ②转子零部件脱落和移位，绝缘收缩造成绕组移位、松动。 ③联轴器不平衡，冷却风扇不平衡，皮带轮不平衡。 ④冷却风扇与转子表面不均匀积垢。 转子不平衡产生的机械振动特征 ①振动频率与转频相等

②振动值随转速增高而加大，与电机负载无关。 ③振动值以经向为最大，轴向很