ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南(参考模板).docx

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1、如不慎侵害了你的权益，请联系告知！ANSYSWORKBENCH疲乏分析指南其次章2.1 根本状况进展疲乏分析是基于线性静力分析，所以不必对全部的步骤进展详尽的阐述。疲乏分析是在线性静力分析之后，通过设计仿真自动执行的。对疲乏工具的添加，无论在求解之前还是之后，都没有关系，由于疲乏计算 不并依靠应力分析计算。尽管疲乏与循环或重复载荷有关，但使用的结果却基于线性静力分析，而不是谐分析。尽管在模型中也可能存在非线性, 处理时就要慎重了，由于疲乏分析是假设线性行为的。在本章中，将涵盖关于恒定振幅、比例载荷的状况。而变化振幅、比例载荷的状况和恒定振幅、非比例载荷的状况，将分别在以后的第三 和四章中逐一争

2、论。2.1.1 疲乏程序下面是疲乏分析的步骤，用斜体字体所描述的步骤，对于包含疲乏工具的应力分析是很特别的： 模型指定材料特性，包括S-N 曲线；定义接触区域(假设承受的话)； 定义网格把握(可选的)；包括载荷和支撑；(设定)需要的结果，包括Fatigue tool；求解模型； 查看结果。在几何方面，疲乏计算只支持体和面，线模型目前还不能输出应力结果，所以疲乏计算对于线是无视的，线照旧可以包括在模型中以给结 构供给刚性，但在疲乏分析并不计算线模型。2.1.2 材料特性由于有线性静力分析,所以需要用到杨氏模量和泊松比：假设有惯性载荷,则需要输入质量密度；假设有热载荷,则需要输入热膨胀系数和热 传

3、导率；假设使用应力工具结果(Stress Tool result),那么就需要输入应力极限数据,而且这个数据也是用于平均应力修正理论疲乏分析。疲乏模块也需要使用到在工程数据分支下的材料特性当中 S-N 曲线数据：数据类型在“疲乏特性”(“Fatigue Properties”)下会说明； S-N 曲线数据是在材料特性分支条下的“交变应力与循环”(“Alternating Stress vs. Cycles”)选项中输入的。假设 S-N 曲线材料数据可用于不同的平均应力或应力比下的状况, 那么多重 S-N 曲线也可以输入到程序中。2.1.3 疲乏材料特性添加和修改疲乏材料特性:在材料特性的工作列

4、表中,可以定义以下类型和输入的 S-N 曲线，插入的图表可以是线性的“Linear”、半对数的“Semi-Log”即 linear for stress, log for cycles或双对数曲线“Log-Log”。1 / 7记得曾提到的，S-N 曲线取决于平均应力。假设S-N 曲线在不同的平均应力下都可适用的，那么也可以输入多重S-N 曲线，每个S-N 曲线可以在不同平均应力下直接输入，每个 S-N 曲线也可以在不同应力比下输入。可以通过在“Mean Value”上点击鼠标右键添加的平均值来输入多条 SN 曲线。2.1.4 疲乏特征曲线材料特性信息可以保存 XML 文件或从 XML 文件提取

5、，保存材料数据文件，在 material 条上按右键，然后用“Export ”保存成 XML 外部文件，疲乏材料特性将自动写到 XML 文件中，就像其他材料数据一样。一些例举的材料特性在如下安装路径下可以找到：C:ProgramFilesAnsysIncv80AISOLCommonFilesLanguageen-usEngineeringDataMaterials，“Aluminum”和“Structural Steel”的 XML 文件，包含有范例疲乏数据可以作为参考，疲乏数据随着材料和测试方法的不同而有所变化，所以很重要一点就是，用户要选用能代表自己部件疲 劳性能的数据2.1.5 接触区域

6、接触区域可以包括在疲乏分析中，留意，对于在恒定振幅、成比例载荷状况下处理疲乏时，只能包含绑定Bonded和不分别No-Separation的线性接触，尽管无摩擦、有摩擦和粗糙的非线性接触也能够包括在内，但可能不再满足成比例载荷的要求。例如，转变载荷的方向或大小，假设 发生分别，则可能导致主应力轴向发生转变；假设有非线性接触发生，那么用户必需留神使用，并且认真推断；对于非线性接触，假设是在恒定振幅 的状况下，则可以承受非比例载荷的方法代替计算疲乏寿命。2.1.6 载荷与支撑能产生成比例载荷的任何载荷和支撑都可能使用，但有些类型的载荷和支撑不造成比例载荷：螺栓载荷对压缩圆柱外表侧施加均布力，相 反

7、，圆柱的相反一侧的载荷将转变；预紧螺栓载荷首先施加预紧载荷，然后是外载荷，所以这种载荷是分为两个载荷步作用的过程；压缩支撑Compression Only Support仅阻挡压缩法线正方向的移动，但也不会限制反方向的移动，像这些类型的载荷最好不要用于恒定振幅和比例载荷的疲乏计算。2.1.7 (设定)需要的结果对于应力分析的任何类型结果，都可能需要用到：应力、应变和变形接触结果(假设版本支持)；应力工具Stress Tool。另外，进展疲乏计算时，需要插入疲乏工具条Fatigue Tool：在 Solution 子菜单下，从相关的工具条上添加“Tools Fatigue Tool”， Fati

8、gue Tool 的明细窗中将把握疲乏计算的求解选项；疲乏工具条Fatigue Tool将消灭在相应的位置中，并且也可添加相应的疲乏云图或结果曲线，这些是在分析中会被用到的疲乏结果，如寿命和破坏。2.1.8 需要的结果如不慎侵害了你的权益，请联系告知！在疲乏计算被具体地定义以后，疲乏结果可下在 Fatigue Tool 下指定；等值线结果Contour包括Lifes(寿命)，Damage(损伤)，Safety Factor安全系数，BiaxialityIndication双轴指示，以及Equivalent Alternating Stress等效交变应力；曲线图结果(graph results

9、)3 / 7仅包含对于恒定振幅分析的疲乏敏感性(fatigue sensitivity)；这些结果的具体分析将只做简短争论。2.2 Fatigue Tool2.2.1 载荷类型当 Fatigue Tool 在求解子菜单下插入以后，就可以在细节栏中输入疲乏说明：载荷类型可以在“Zero-Based”、“Fully Reversed”和给定的“Ratio”之间定义；也可以输入一个比例因子，来按比例缩放全部的应力结果。2.2.2 平均应力影响在前面曾提及，平均应力会影响 S-N 曲线的结果. 而“Analysis Type”说明白程序对平均应力的处理方法： “SN-None”：无视平均应力的影响“S

10、N-Mean Stress Curves”：使用多重 S-N 曲线假设定义的话“SN-Goodman,”“SN-Soderberg,”和“SN-Gerber”：可以使用平均应力修正理论。假设有可用的试验数据，那么建议使用多重 S-N 曲线(SN-Mean Stress Curves)；但是，假设多重 S-N 曲线是不行用的，那么可以从三个平均应力修正理论中选择，这里的方法在于将定义的单 S-N 曲线“转化”到考虑平均应力的影响：1. 对于给定的疲乏循环次数，随着平均应力的增加，应力幅将有所降低；2. 随着应力幅趋近零，平均应力将趋近于极限屈服强度；3. 尽管平均压缩应力通常能够供给很多的好处，

11、但保守地讲，也存在着很多不利的因素(scaling=1=constant)。Goodman 理论适用于低韧性材料，对压缩平均应力没能做修正，Soderberg 理论比 Goodman 理论更保守，并且在有些状况下可用于脆性材料， Gerber 理论能够对韧性材料的拉伸平均应力供给很好的拟合，但它不能正确地推想出压缩平均应力的有害影响，如以以下图所示。如不慎侵害了你的权益，请联系告知！缺省的平均应力修正理论可以从“Tools Control Panel：FatigueAnalysis Type”中进展设置假设存在多重 S-N 曲线，但用户想要使用平均应力修正理论，那么将会用到在 m=0 或 R=

12、-1 的 S-N 曲线。尽管如此，这种做法并不推举。2.2.4 应力分析在第一章中，留意到疲乏试验通常测定的是单轴应力状态，必需把单轴应力状态转换到一个标量值，以打算某一应力幅下(S-N 曲线)的疲乏循环次数。Fatigue Tool 细节栏中的应力重量(“Stress Component”)允许用户定义应力结果如何与疲乏曲线 S-N 进展比较。6 个应力重量的任何一个或最大剪切应力、最大主应力、或等效应力也都可能被使用到。所定义的等效应力标示的是最大确定主应力，以便说明压缩平均应力。2.3 求解疲乏分析疲乏计算将在应力分析实施完以后自动地进展，与应力分析计算相比，恒定振幅状况的疲乏计算通常会

13、快得多。假设一个应力分析已经完 成，那么仅选择Solution 或 Fatigue Tool 分支并点击 Solve，便可开头疲乏计算。在求解菜单中solution branch的工作表将没有输出显示， 疲乏计算在 Workbench 中进展，ANSYS 的求解器不会执行分析中的疲乏局部，疲乏模块没有使用 ANSYS /POST1 的疲乏命令(FSxxxx, FTxxxx)。2.4 查看疲乏结果对于恒定振幅和比例载荷状况，有几种类型的疲乏结果供选择： Life寿命：等值线显示由于疲乏作用直到失效的循环次数，假设交变应力比 S-N 曲线中定义的最低交变应力低，则使用该寿命循环次数(在本例中，S-

14、N 曲线失效的最大循环次数是 1e6，于是那就是最大寿命。Damage2.2.3 强度因子除了平均应力的影响外，还有其它一些影响 S-N 曲线的因素，这些其它影响因素可以集中表达在疲乏强度(降低)因子 Kf 中，其值可以在Fatigue Tool 的细节栏中输入，这个值应小于 1，以便说明实际部件和试件的差异，所计算的交变应力将被这个修正因子 Kf 分开,而平均应力却保持不变。4 / 7损伤：设计寿命与可用寿命的比值，设计寿命在细节栏Details view中定义，设计寿命的缺省值可通过下面进展定义“Tools ControlPanel:Fatigue Design Life。Safety F

15、actor安全系数：安全系数等值线是关于一个在给定设计寿命下的失效，设计寿命值在细节栏 Details view输入，给定最大安全系数 SF 值是 15。BiaxialityIndication：应力双轴等值线有助于确定局部的应力状态，双轴指示Biaxialityindication是较小与较大主应力的比值(对 于主应力接近 0 的被无视)。因此，单轴应力局部区域为 B 值为 0，纯剪切的为-1，双轴的为 1。疲乏敏感性( Fatigue Sensitivity )：一个疲乏敏感曲线图显示出部件的寿命、损伤或安全系数在临界区域随载荷的变化而变化，能够输入载荷等效交变应力(Equivalent

16、Alternating Stress：等值线在模型上绘出了部件的等效交变应力，它是基于所选择应力类型，在考虑了载荷类型和平均应力影响后，用于询问queryS-N 曲线的应力。变化的极限(包括负比率)，曲线图的缺省选项，“Tools menu OptionsSimulation：FatigueSensitivity”。如不慎侵害了你的权益，请联系告知！为这些图供给关于载荷的敏感性(例如，没有为了收敛目的而指定的标量选项)。任何疲乏选项的范围可以是选定的部件parts和/或部件的外表，收敛性可用于等值线结果。收敛和警告对疲乏敏感性图是无效的，因疲乏工具也可以与求解组合一起使用，在求解组合中，多重环境可能被组合。疲乏计算将基于不同环境的线性组合的结果。2.5 总结a 建立一个应力分析(线性,比例载荷)b 定义疲乏材料特性,包括 S-N 曲线c 定义载荷类型和平均应力影响的处理d 求解和后处理疲乏结果 Solve and postprocessfatigue results本资料素材和资料局部来自网络，仅供参考。请预览后才下载，期盼您的好评与关注！6 / 7