ANSYS workbench 疲劳分析教程(英文)
基于ANSYS Workbench的发动机连杆疲劳强度分析
第２８卷第４期
２０１４年８月 黑龙江工程学院学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｉｌｏｎｇｊ ｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２８．Ｎｏ．４ Ａｕｇ．，２０１４
基于ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ 的发动机连杆疲劳强度分析
朱荣福 ，赵卿峰 ，王辉
（１．黑龙江工程学院汽车与交通工程学院，黑龙江哈尔滨１５００５０；２．北京亚新科天纬油泵油嘴股份有限公司研究所，北京 １００１６６）
摘要：以某发动机连杆为对象，系统开展连杆数值预测研究。通过运动学和动力学分析获得连杆的载荷和边界条 件，建立有限元模型。借助有限元分析技术，根据静力学分析结果，确定连杆薄弱位置，建立连杆疲劳寿命理论预测 模型，考虑平均应力对Ｓ—Ｎ曲线的影响，预测连杆的疲劳寿命。 关键词：发动机；连杆；有限元；疲劳强度 中图分类号：ＴＫ４２３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—４６７９（２０１４）０４—００３１—０３
Ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｒｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ
ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ
ＺＨＵ Ｒｏｎｇ—ｆｕ ．ＺＨＡＯ Ｑｉｎｇ—ｆｅｎｇ。。ＷＡＮＧ Ｈｕｉ
（１．Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ａｎｄ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＡＳＩＭＣＯ Ｔｉａｎｗｅｉ Ｆｕｅｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｓｔｏｃｋ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１６６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｒｏｄ ａｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ
ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｌｏａｄｓ ａｎｄ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｒｏｄ ａｒｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ ａｎｄ
基于ANSYS Workbench的重卡前轴的强度分析及疲劳寿命预测
基于ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的重卡前轴的
强度分析及疲劳寿命预测
Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｏｆ
ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙ ｔｒｕｃｋ ｆｒｏｎｔ ａｘｌｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ
张新‘，王正祥’，牛家忠 ，樊大伟。，卢宇’
ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ．ｘｉａｎｇ’，ＮＩＵ Ｊｉａ—ｚｈｏｎｇ ，ＦＡＮ Ｄａ．ｗｅｉ０，ＬＵ Ｙｕ１
（１．安徽理工大学机械工程学院，淮南２３２００１；２．安徽安凯福田曙光车桥有限公司技术中心，合肥２３００５１；
３．山东省荣成市曙光齿轮有限责任公司技术中心，威海２６４３００）
摘 要：前轴是汽车前桥的重要元件之一，其强度是否可靠直接决定了整车的安全性。应用ＣＡＥ分析的
方法对某重型卡车前轴进行有限元分析和疲劳寿命分析。将前轴的三维实体模型进行简化，
导入有限元软件ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒ＇ｋｂｅｎｏｈ中建立以Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎｓ和Ｈｅｘ Ｄｏｍｉｎａｎｔ为基本单元的有
限元模型，分析和预测了前轴在紧急制动、不平路面、侧滑三种典型工况下的结构强度和疲
劳寿命。结果表明，车桥前轴在上述典型工况下最大应力均未超过材料屈服强度，其最低疲
劳寿命为９８．５万次，满足疲劳寿命的要求，验证了设计的合理性。
关键词：前轴；有限元；强度；疲劳寿命
中囹分类号：Ｕ４６２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００９—０１ ３４（２０１ ５）０９（上）一００６４—０３
Ｄｏｉ：１ ０．３９６ｃＩ／Ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００９－０１ ３４．２０１ ５．０９（Ｉ－）．１ ８
０引言
前桥通过悬架与车架或承载式车身相联，汽车行驶
过程中，车桥前轴承受着复杂而繁重的载荷。承受的载
荷多为交变载荷，除主要承受弯曲应力外，还要承受越
过不平路面带来的冲击载荷，紧急制动时，前轴负荷转
移系数可达１．６，尤其下坡紧急紧急刹车时，前轴将承
基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告
基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告
一、概述
本次大作业主要利用ANSYS软件对齿轮的疲劳进行分析,计算出齿轮的最大寿命。然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为齿轮的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析
如下图所示为某齿轮三维模型，参考图示形状，自定义尺寸，并建立一对啮合齿，施加50N*M扭矩进行齿轮接触分析，随后进行疲劳分析，分析齿轮寿命，材料为40Cr。
图1 齿轮
三、有限元建模
寿命分析之前需要进行强度分析，在Windows“开始”菜单中执行ANSYS—Workbench命令。创建项目A，进行静力学分析，双击左侧的static structure即可
图 2 强度分析项目
如图 3所示，40Cr材料的杨氏模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3，密度7800kg/m3，两对齿轮的材料一致。
图 3 材料定义
双击Geometry进入几何模型建立模块，进行几何建模。只需要建立齿轮的端面然后拉伸即可，另一对齿轮采用该齿轮进行对称偏移获取，首先建立齿轮端面草绘，为保证结构对称，只建立一半截面，如下图所示：
拉伸截面，并对称建立整个单齿，如下所示：
同理建立另一齿轮，最终模型如下所示
进入Workbench进行材料设置，其中齿轮分别设置材料为结构钢。进行网格划分，设置网格尺寸为2mm，最终有限元网格模型如下图所示：
图7 网格设置
图8 网格模型
模拟实际情况，从动齿内圈固定，主动齿施加扭矩，如下图所示
图9 载荷约束
四、有限元计算结果 （1）位移变化，如图 12所示，结果最大变形为0.2mm，
图 12 位移云图
（2）等效应力计算结果，如图 3所示，最大等效应力为467.4MPa
图 13 等效应力云图
添加Fatigue tool进行疲劳分析，Fatigue设置如下
基于Ansys Workbench的钢丝绳应力和疲劳分析
基于Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的钢丝绳应力和疲劳分析
褚文敏郑刚刘志才魏书林
北京工业大学机械工程与应用电子技术学院 北京 １００１２４
摘要：为了研究钢丝绳直径、结构和环境温度对钢丝绳疲劳寿命的影响，选择用于太空安全绳的钢丝绳，
通过Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ分析软件建立钢丝绳多场耦合有限元模型，计算不同因素对钢丝绳应力的影响。根据应力
疲劳理论，导入不锈钢材料的应力一寿命曲线，对钢丝绳的疲劳寿命进行仿真分析，通过钢丝绳的疲劳寿命云
图可以发现，钢丝绳的直径和结构对钢丝绳的疲劳寿命影响较大，环境温度对钢丝绳的疲劳寿命影响较小。根
据仿真结果和具体使用条件，遴选出最适合用于太空安全绳的钢丝绳。
关键词：钢丝绳；Ａｎｓｙｓ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ；多场耦合；应力疲劳理论
中图分类号：ＴＨ２３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０７８５（２０１６）０２—００３４—０５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｒｏｐｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｔｅｅｌ ｒｏｐｅ，ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｒｏｐｅ ｆｏｒ ｓｐａｃｅ ｓａｆｅｔｙ ｒｏｐｅ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ－ｆｉｅｌｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ
ｓｔｅｅｌ ｒｏｐｅ ｉｎ Ａｎｓｙｓ．Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ ｔｏ ｃ￣ｅｕｌＮｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｒｏｐｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ
ｆａｔｉｇｕｅ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ—ｌｉｆｅ ｃｕｒｖｅ ｆｏｒ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔｅｄ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｅｒｆｏｒｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｆａｔｉｇｕｅ
ANSYS Workbench 14.0超级学习手册(第1章)
ANSYS Workbench 14.0超级学习手册(第1章)
ansysworkbench14.0超级学习手册(第1章)
第1章ansysworkbench14.0概述
本章从总体上对ansysworkbench14.0自带软件包含结构力学模块、流体力学模块等展开详述，同时对ansysworkbench14.0最新资源整合的其他模块展开直观了解，其中包含低频电磁场分析模块ansoftmaxwell、多领域机电系统设计与仿真分析模块ansoftsimplorer、烦躁分析模块ncode及复合材料建模与后处理模块acp等。同时，本章还以solidworks软件为基准，了解workbench14.0与常用的cad软件展开内置的步骤及方法。
学习目标：
（1）介绍ansysworkbench软件各模块的功能；
（2）掌握ansysworkbench软件与solidworks软件的集成设置；
（3）掌控ansysworkbench平台的常规设置，包含单位设置、外观颜色设置等。
1.1ansys软件简介ansys提供广泛的工程仿真解决方案，这些方案可以对设计过程要求的任何场进行工程虚拟仿真。全球的诸多组织都相信ansys为它们的工程仿真软件投资带来最好的价值。
ansys软件就是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用型有限元分析软件。由世界上最小的有限元分析软件公司之一、美国ansys公司研发，它能够与多数cad软件USB，同时实现数据的共享资源和互换。
软件主要包括3个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
（1）前处置模块提供更多了一个强悍的实体建模及网格分割工具，用户可以便利地结构有限元模型。
（2）分析计算模块包括结构分析（线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。
基于ANSYS Workbench的齿轮弯曲疲劳寿命分析
第２期 ２０１８年２月 机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｌ３９ 基于ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的 齿轮弯曲疲劳寿命分析 刘本学，郭沛东，徐科飞，张二亮 （郑州大学机械工程学院，河南郑州４５０００１） 摘要：在直齿圆柱齿轮高频试验机上对材料牌号为１８ＣｒＮｉＭｏ７—６的直齿圆柱齿轮进行弯曲疲劳试验，获取了该齿轮相 关疲劳寿命数据。综合运用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ与ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｏｏｌ对该合金钢齿轮进行疲劳寿命仿真，获取了相 关疲劳仿真结果。仿真结果与疲劳寿命对比分析表明，在满足一定的工程精度的情况下，可采用ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｏｏｌ快速获零部件的相关疲劳寿命结果，降低产品研发周期与研发成本，具有一定工程参考意义。 关键词：１ ８ＣｒＮｉＭｏ７—６；直齿圆柱齿轮；疲劳寿命；ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｏｏｌ 中图分类号：ＴＨ１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３９９７（２０１８）０２—０１３９—０３ Ｔｈｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｅａｒ Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｌｉｆｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ ＬＩＵ Ｂｅｎ－ｘｕｅ，ＧＵＯ Ｐｅｉ－ｄｏｎｇ，ＸＵ Ｋｅ－ｆｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｅｒ－ｌｉａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅ’ｎａｎ Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｅｔ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｚ ｄａｔａ ｏｆｔｈｅ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｐｕｒ ｇｅａｒ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｐｕｒ ｇｅａｒ ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｅｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｔｈｅ ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｐｕｒ ｇｅａｒ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ １８ＣｒＮｉＭｏ７－６ ａｌｌｏｙ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｔａｋｅｎ ａ ｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｏｙ ｓｔｅｅｌ ｇｅａｒ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ａｎｄ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｏｏｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｗｉｔｈｔｅｓｔ ｄａｔａ，ｉｔｉｓ ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｅ ｃａｎｇｅｔ ｒｅｌａｔｅｄｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒｔ ｑｕｉｃｋｌｙ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｏｏｌ ｔｏ ｍｅｅｔ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃａｓｅｓ．Ｉｔ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｙｃｌｅｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｏｓｔｓ ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：１８ＣｒＮｉＭｏ７－６；Ｓｔｒａｉｇｈｔ Ｓｐｕｒ Ｇｅａｒ；Ｆａｔｉｇｕｅ Ｌｉｆｅ；ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ＂Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｏｏｌ １引言 齿轮传动是一种非常重要的机械传动方式之一一，具有功率范 围大、传动比准确、传动效率高、结构紧凑、使用寿命长等一系列优 点，因而被广泛应用于各种机械设备和仪表仪器当中Ｉ１］。随着科学技 术进步和工业生产的迅速发展，提高齿轮的承载能力越来越受到人 们的重视，而齿轮弯曲疲劳强度又是评价齿轮承载能力的一个重要 指标。一般采用单齿弯曲疲劳证￡验来测试齿轮的弯曲疲劳极限，但 该试验需要有一定的数据积累和花费较长的时间进行试验 ，且需 要花费大量资金，大部分企业和设计单位难以满足。由于此种隋况， 国内外学者齿轮疲劳研究多基于有限元应力计算结果，运用疲劳累 积损伤理论直接通过疲劳分析软件对齿轮的疲劳特性进行分析，大 大缩短了分析周期日，相关疲劳分析软件有ＦＥ－ＳＡＦＥ、ＭＳＣＹａｔｉｇｕｅ、 ＬＭＳＶｉｒｔｕａｌＬａｂ、ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ、Ｎ－Ｃｏｄｅ等。 采用Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ和ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔｏｏｌ疲劳分 析模块对１８ＣｒＮｉＭｏ７—６直齿圆柱齿轮进行弯曲疲劳寿命分析， 并与疲劳试验数据进行对比分析，论证了ＡＮＡＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｔ０ｏｌ疲劳分析模块的分析原理，有一定的工程参考意义。 ２渐开线齿轮弯曲应力仿真分析 根据相关弯曲疲劳试验夹具二维图纸在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ三维设 计软件中建立三维模型，如图１所示。试验齿轮相关参数，如表１所 示。为消除非关键部位对有限元分析结果的影响并且提高有限元分 析结果的准确性，对弯曲疲劳试验夹具三维模型进行适当修改与简 化，进行有限元分析的模型只保留弯曲疲劳试验齿轮及支撑头。弯 曲应力仿真分析采用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ有限元分析软件，具体分 析步骤如下：（１）在Ｅｎｇｉｎｅｅｒ Ｄａｔａ中编辑材料属性。分别编辑材料 １８ＣｒＮｉＭｏ６－－７与ＧＣｒｌ５的泊松比及杨氏模量等相关静力学分析所 需材料屙陛。（２）添加加载面。在Ｇｅｏｍｅｔｒｙ中在齿面上裁剪加载面， 以加载点为中心，裁剪出一个小的矩形面（试验中矩形宽度为 １．６ｍｍ）。（３）设置约束及边界条件。对直齿圆柱齿轮内孔表面采用 圆柱约束，约束其径向及轴向的自由度释放其切向自由度，对支撑 头下表面采用固定约束，约束其六个自由度。（４）设置接触类型。设 定接触类型齿轮与支撑头接触类型为不分离接触。（５）网格的选取 与划分。为获得较为精确的有限元分析结果采用六面体网格对齿轮 及支撑头进行网格划分，并将加载面附近及与支撑头接触对附近的 来稿日期：２０１７—０９—２１ 作者简介：刘本学，（１９７７－），男，河南驻马店人，博士研究生，硕士生导师，讲师，高级工程师，主要研究方向：抗疲劳制造 郭沛东，（１９９０一），男，河南郑州人，硕士研究生，主要研究方向：
基于ANSYS Workbench的注胚模腔疲劳寿命研究
塑料工业 ＣＨＩＮＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ 第４０卷第７期 ２０１２年７月
基于ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的注胚模腔疲劳寿命研究水
胡青春 ，宋珂。，姜晓平
（１．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州５１０６４０；２．广东星联机密机械有限公司，广东佛山５２８２５１）
摘要：注胚模具成型聚对苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）瓶坯的一个成型周期分为注塑、保压、冷却阶段，模具受循 环载荷影响，其关键零件模腔易出现疲劳破坏。应用ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ（ＡＷＢ）建立模腔有限元模型，运用传热学理 论，完成模腔一个工作周期的温度场，位移场及热应力场的仿真模拟，获得疲劳寿命云图，为注塑模具零件优化设计 提供依据。 关键词：疲劳破坏；热应力场；疲劳寿命；注塑模具 中图分类号：ＴＱ３２０．６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—５７７０（２０１２）０７—００４０—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｌｉｆｅ ｆｏｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃａｖｉｔｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ
ＨＵ Ｑｉｎｇ’ｃｈｕｎ ，ＳＯＮＧ Ｋｅ ，ＪＩＡＮＧ Ｘｉａｏ ｐｉｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １０６４０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｘｉｎｇ Ｌｉａｎ Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｏｓｈａｎ ５２８２５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｍｂｒｙｏ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ＰＥＴ ｐｅｒｆｏｒｍ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｙｃｌｅ ｗａｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｏｌｉｎｇ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｃｙｃｌｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ，ｃａｖｉｔｙ ｗａｓ ｐｒｏｎｅ ｔｏ ｈａｖｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｄａｍａｇｅ．Ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃａｖｉｔｙ ｆａｔｉｇｕｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ（ＡＷＢ）ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｖｉｔｙ．Ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｆｉｅｌｄ
(整理)ANSYS Workbench 14.0超级学习手册(第1章).
精品文档
精品文档 第1章 ANSYS Workbench 14.0概述
本章从总体上对ANSYS Workbench 14.0自带软件包括结构力学模块、流体力学模块等进行概述，同时对ANSYS Workbench 14.0最新整合的其他模块进行简单介绍，其中包括低频电磁场分析模块Ansoft Maxwell、多领域机电系统设计与仿真分析模块Ansoft Simplorer、疲劳分析模块nCode及复合材料建模与后处理模块ACP等。同时，本章还以SolidWorks软件为例，介绍Workbench 14.0与常见的CAD软件进行集成的步骤及方法。
学习目标：
（1）了解ANSYS Workbench软件各模块的功能；
（2）掌握ANSYS Workbench软件与SolidWorks软件的集成设置；
（3）掌握ANSYS Workbench平台的常规设置，包括单位设置、外观颜色设置等。
1.1 ANSYS软件简介
ANSYS提供广泛的工程仿真解决方案，这些方案可以对设计过程要求的任何场进行工程虚拟仿真。全球的诸多组织都相信ANSYS为它们的工程仿真软件投资带来最好的价值。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一、美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换。
软件主要包括3个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
（1）前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。
（2）分析计算模块包括结构分析（线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。
（3）后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
ANSYSWorkbench建模培训教程
ANSYSWorkbench建模培训教程
ANSYS Workbench建模培训教程
ANSYS Workbench是一个功能强大的基于图形用户界面（GUI）的预处理器，它可以帮助工程师们将复杂的工程问题转化为数学模型。通过仿真技术可以在计算机上模拟和分析各种结构和系统的物理行为，这对于工程设计与开发十分重要。本文将介绍ANSYS Workbench的建模培训教程。
第一步-安装ANSYS Workbench：
在开始进行任何ANSYS Workbench操作之前，首先需要安装相应的软件。安装分为两个部分：安装ANSYS Workbench和安装ANSYS License Manager。在安装前，请确保计算机系统满足ANSYS Workbench的硬件和软件要求。在安装完之后，需要使用域名许可证或网络通信管理模式启动许可证。如果您对此不熟悉，您可以向ANSYS有关技术支持人员咨询。
第二步-创建新项目：
成功安装软件后，需要创建一个新的项目，输入项目名称，选择适当的分析类型（压力、热力、动力、疲劳等等），并选择模板（例如：静态结构分析）。然后，您需要选择适当的材料模型和截面类型，并创建几何模型。
第三步-在几何模型中添加操作： 几何模型可以是通过从CAD软件中导入几何体对象直接创建的，也可以通过建立基本几何形状来创建。ANSYS
Workbench允许您在几何模型中添加各种操作，例如切割、合并、倒角、平移、旋转和以自由曲面更改几何体的形状。此外，还可以添加约束条件、负载和分析对象等。
第四步-设置边界条件和加载：
一旦几何模型得到了完善，您需要添加加载和边界条件来模拟实际环境。边界条件可以是支撑、拘束、支撑反应力、流量和温度等，负载可以是重力和其他外部设置的荷载等。您可以使用荷载、调整荷载和观察解决方案等功能来设置边界条件和加载。
第五步-求解和后处理：
您已经完成了前三步，现在需要运行数值模拟并分析结果。在ANSYS Workbench中，可以选择求解器类型、设置控制图、指定收敛标准和使用并行处理选项，以求解数学模型和研究截面性能等问题。在计算完成后，使用后处理操作，例如结果提取和报表生成，以深入探究计算结果和结构行为。
从四个方面了解ANSYS nCode DesignLife高级疲劳寿命分析软件
文章来源：安世亚太官方订阅号（搜索：peraglobal）
市场的激烈竞争，促使着企业不断降低产品的研发成本，不断缩短产品的研发时间，推动产
品的创新以及可持续性设计。在此基础上，对产品研发提出了另外一个非常重要的要求-延
长产品寿命，确保产品疲劳耐久性。
大部分产品在经历了反复载荷作用下，出现疲劳现象，功能将会失效，产品的寿命将到期。
那么，如何延长产品的寿命呢？最有效的方法，就是通过仿真，优化计算产品的形状、大小
和材料，从而延长产品寿命。
ANSYS nCode DesignLife就是这样一款软件。
产品介绍
ANSYS nCode DesignLife是集成在ANSYS Workbench 平台上的高级疲劳分析模块，为客户提
供先进的疲劳分析解决方案。
ANSYS nCode DesignLife由ANSYS公司与专注疲劳分析领域的HBM公司合作推出。HBM的
ncode是疲劳领域最优秀的软件之一，已有超过25年的历史。ANSYS nCode DesignLife主要
模块有：
功能特色
1、完全集成于ANSYS WorkBench平台
以流程图形式建立分析任务；无缝读取ANSYS计算结果；与ANSYS共享材料数据库；在
WorkBench平台上统一进行参数管理，可用DesignXplore软件进行优化。
2.Click & Drag操作方式，易学易用
以“Drag”建立疲劳分析流程；以“Click”完成相关设置；疲劳分析流程可重复执行。
3.先进的疲劳分析技术
高周疲劳的应力寿命（SN）计算；低周和高周疲劳的应变寿命（EN）计算；裂纹扩展；复
杂加载条件下预测耐久极限、安全因子；焊点、焊缝的焊接疲劳计算；高级振动疲劳分析计
算（PSD）；在多轴应力状态评估的基础上，自动选择计算方法。
4.构建任意复杂的载荷谱
时间序列；恒幅载荷；时间步载荷；温度载荷；Hybrid载荷；振动载荷；Duty Cycle。