对结构或锁具的强行闯入使工具承受极端载荷循环和塑性变形。本文通过三维数值模拟，分析了导致撬棍和冲头等工具失效的疲劳过程。研究了累积的冯·米塞斯应力及应力集中区域，以预测断裂点。
残余应力与累积变形分析 🔧
在模拟中，我们对碳钢撬棍的几何形状进行了建模，使其承受5000次载荷循环，峰值载荷为1200牛。结果显示，在切口半径处累积了塑性变形，等效变形达到0.8%。热力图可视化表明，低周疲劳是主导机制。与经过热处理（渗碳）的钢模型相比，由于表面微裂纹萌生减少，使用寿命延长了40%。
面向服役耐久性的材料优化 ⚙️
关键反思在于，设计不仅需要抵抗最大载荷，还需抵抗损伤累积。三维模拟允许在不制作物理原型的情况下，对几何形状和涂层进行迭代。我们建议使用高屈服强度的钢材并进行渗氮处理，以延缓裂纹萌生。预测模型验证了，增大尖端曲率半径可降低应力集中，并使失效前的循环次数翻倍。
循环塑性变形在强行闯入工具钢微观结构中的累积，如何影响基于有限元的疲劳模型的预测精度？
(附注：材料的疲劳就像你模拟10小时后的状态一样。)