ansys疲劳分析报告基本方法
Ansys nCode疲劳分析
Smax Sa Sm Sa Smin
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DS
3.3 平均应力对疲劳寿命的影响
对于应力-疲劳寿命，平均应力的影响通常使用Goodman 或者 Gerber平均应力 修正理论 Goodman 平均应力修正理论假设一条直线
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3.2 缺口应力集中对疲劳寿命的影响
应力梯度影响可以通过Advanced Edit进行定义
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3 平均应力对疲劳寿命的影响
循环峰值应力范围(总应力变化)是影响疲劳寿命的主要因素
– 在应力循环中平均应力是第二个影响因素
在nCode中采用FKM的应力梯度法
– 确定校正系数
在雨流计数前得到有效应力分量：
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3.2 缺口应力集中对疲劳寿命的影响
− User:从查找表中用户自定义应力梯度校正 自定义格式:
Stress gradient correction factor file v1.0 Dimension=mm #Normalized stress gradient G, correction factor n StartCorrectionData 0,1 1,1.1 10,1.2 100,1.3 EndCorrectionData
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3.4 平均应力对疲劳寿命的影响
Sm Sa 1 Se Su
• Goodman 更保守 • 实际的数据往往介于Goodman 和Gerber之间
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ansys疲劳分析基本方法
疲劳就是指结构在低于静态极限强度载荷的重复载荷作用下,出现断裂破坏的现象。
例如一根能够承受 300 KN 拉力作用的钢杆,在 200 KN 循环载荷作用下,经历 1,000,000 次循环后亦会破坏。
导致疲劳破坏的主要因素如下:载荷的循环次数;每一个循环的应力幅;每一个循环的平均应力;存在局部应力集中现象。
真正的疲劳计算要考虑所有这些因素,因为在预测其生命周期时,它计算“消耗”的某个部件就是如何形成的。
3、1、1 ANSYS程序处理疲劳问题的过程ANSYS 疲劳计算以ASME锅炉与压力容器规范(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)第三节(与第八节第二部分)作为计算的依据,采用简化了的弹塑性假设与Mimer累积疲劳准则。
除了根据 ASME 规范所建立的规则进行疲劳计算外,用户也可编写自己的宏指令,或选用合适的第三方程序,利用 ANSYS 计算的结果进行疲劳计算。
《ANSYS APDL Programmer‘s Guide》讨论了上述二种功能。
ANSYS程序的疲劳计算能力如下:对现有的应力结果进行后处理,以确定体单元或壳单元模型的疲劳寿命耗用系数(fatigue usage factors)(用于疲劳计算的线单元模型的应力必须人工输入);可以在一系列预先选定的位置上,确定一定数目的事件及组成这些事件的载荷,然后把这些位置上的应力储存起来;可以在每一个位置上定义应力集中系数与给每一个事件定义比例系数。
3、1、2 基本术语位置(Location):在模型上储存疲劳应力的节点。
这些节点就是结构上某些容易产生疲劳破坏的位置。
事件(Event):就是在特定的应力循环过程中,在不同时刻的一系列应力状态,见本章§3、2、3、4。
载荷(Loading):就是事件的一部分,就是其中一个应力状态。
应力幅:两个载荷之间应力状态之差的度量。
程序不考虑应力平均值对结果的影响。
3、2 疲劳计算完成了应力计算后,就可以在通用后处理器 POST1 中进行疲劳计算。
疲劳分析_ANSYS Workbench 16.0超级学习手册_[共2页]
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394 第10章 疲劳分析
件被读入到Available tests 栏中，然后单击“>”按钮，使载荷文件移动到右侧栏中，并单击下面的“加入到文件列表”（Add To File List ）按钮，如图10-17所示。
图10-17 加载载荷
10.2.11 疲劳分析
Step1 勾选图10-18所示的Displ 选项，此时几何图形会显示在图框中。
Step2 右键单击StrainLife _Analysis ，在弹出的图10-19所示的快捷菜单中选择Edit Load Mapping 命令。
图10-18 显示几何图形 图10-19 映射载荷 Step3 此时加载的时间载荷如图10-20所示。
Step4 单击工具栏中的按钮开始计算。
Step5 计算完成后如图10-21所示，此图中包含几何模型、载荷序列、结果云图、结果数据及它们之间的关系线。
利用ANSYS随机振动分析功能实现随机疲劳分析
利用ANSYS随机振动分析功能实现随机疲劳分析ANSYS是一款常用的工程仿真软件，具有强大的分析功能。
在进行随机疲劳分析时，可以利用ANSYS的随机振动分析功能来模拟随机加载下的疲劳损伤。
随机疲劳分析是一种考虑工作载荷随机性对结构疲劳寿命影响的方法。
通过采用随机振动分析，可以考虑到工作载荷的随机特性，进一步分析结构的疲劳损伤。
ANSYS中的随机振动分析功能可以通过以下步骤来进行：1.几何建模：首先，需要进行结构的几何建模。
使用ANSYS的几何建模工具可以创建出要进行疲劳分析的结构。
2.材料属性定义：在进行材料属性的定义时，需要确定材料的弹性模量、泊松比、密度和疲劳参数等。
可以根据材料的材料数据手册来获取这些参数。
3.边界条件设置：在进行随机振动分析时，需要设置结构的边界条件。
这些边界条件可以是结构受到的随机外载荷或者是结构与其他部件的接触情况。
4.加载设置：在进行随机振动分析时，需要设置结构受到的随机载荷。
这些载荷可以是来自于实际工况的随机载荷，也可以通过振动台试验数据等手段获取。
5.随机振动分析：利用ANSYS的随机振动分析功能，可以进行频域分析或时域分析。
频域分析可以用于计算结构的响应功率谱密度，时域分析可以用于计算结构的随机响应。
6.疲劳寿命计算：在获得结构的随机响应后，可以进行疲劳寿命计算。
根据结构的随机响应和材料的疲劳性能参数，可以使用ANSYS的疲劳分析功能来计算结构的疲劳寿命。
通过以上步骤，可以利用ANSYS的随机振动分析功能实现随机疲劳分析。
这种方法能够更全面地考虑结构在实际工作环境下的疲劳寿命，为结构的设计和改进提供准确的参考。
需要注意的是，在进行随机疲劳分析时，需要对随机载荷进行合理的统计分析，获取载荷的概率密度函数。
如果没有足够的载荷数据，也可以使用统计模型进行估计。
此外，还需要对材料的疲劳性能参数进行准确的测定，以保证疲劳寿命计算的准确性。
总之，利用ANSYS的随机振动分析功能进行随机疲劳分析是一种有效的方法，可以更准确地评估结构在随机工作载荷下的疲劳性能，为结构的设计和改进提供有力的支持。
ANSYS的疲劳分析方法及应用
ANSYS的疲劳分析方法及应用作者：高琳来源：《科技创新导报》2011年第33期摘要:文章首先介绍了大型软件ANSYS分析疲劳寿命的可以实现的功能,并阐述了ANSYS 疲劳分析的基本步骤,最后结合一个实例展示了分析的过程并给出了结果。
关键词:ANSYS 疲劳分析 S-N曲线中图分类号:TG405 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)11(c)-0057-011 引言疲劳是指结构在低于静态强度极限的载荷重复作用下出现疲劳断裂的现象。
如一根能够承受300kN拉力的杆,在100kN的循环载荷下,经历1000000次循环后可能出现破坏。
ANSYS具有以下疲劳计算功能:(1)在一系列选定的位置上,确定一定数目的事件及其载荷(一个应力状态);(2)在一个选定的位置上定义应力集中系数和定义每个应力循环的比例系数;(3)用后处理所得应力计算结果确定单元疲劳寿命耗用系数。
2 ANSYS疲劳分析的基本步骤疲劳计算在ANSYS的通用后处理器中进行,在此之前必须已经完成应力计算。
ANSYS疲劳分析一般包括下列6个步骤:(1)进行通用静力分析。
包括定义单元属性、建立几何模型、生成有限元模型、施加载荷并求解;(2)进入后处理并恢复数据库。
疲劳汁算在通用后处理器中进行,在此之前必须已经完成应力计算;(3)建立位置、事件和载荷的数目,定义材料疲劳性质,确定位置和应力集中系数。
默认情况下,一个事件内可以包含3个位置、10个事件和3个载荷。
疲劳分析时的材料性质包括:应力寿命曲线(S—N曲线)、温度应力曲线和材料的弹塑件参数M和N;(4)存储应力,指定时间循环次数和比例系数。
为了进行疲劳分析,必须知道不同事件下的应力,每个位置处得载荷和每个事件的循环次数;(5)激活疲劳计算。
完成上述设置后,即可进行疲劳计算。
选择菜单Main Menu:General Postproc——Calculate Fatigue;(6)观察结果。
ANSYS疲劳分析
ANSYS疲劳分析疲劳是指结构在低于静态极限强度载荷的重复载荷作用下，出现断裂破坏的现象。
例如一根能够承受300 KN 拉力作用的钢杆，在200 KN 循环载荷作用下，经历1,000,000 次循环后亦会破坏。
导致疲劳破坏的主要因素如下：载荷的循环次数；每一个循环的应力幅；每一个循环的平均应力；存在局部应力集中现象。
真正的疲劳计算要考虑所有这些因素，因为在预测其生命周期时，它计算“消耗”的某个部件是如何形成的。
1.ANSYS程序处理疲劳问题的过程ANSYS 疲劳计算以ASME锅炉和压力容器规范(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)作为计算的依据，采用简化了的弹塑性假设和Mimer累积疲劳准则。
除了根据ASME 规范所建立的规则进行疲劳计算外，用户也可编写自己的宏指令，或选用合适的第三方程序，利用ANSYS 计算的结果进行疲劳计算。
《ANSYS APDL Programmer’s Guide》讨论了上述二种功能。
ANSYS程序的疲劳计算能力如下：(1)对现有的应力结果进行后处理，以确定体单元或壳单元模型的疲劳寿命耗用系数(fatigue usage factors)(用于疲劳计算的线单元模型的应力必须人工输入)；(2)可以在一系列预先选定的位置上，确定一定数目的事件及组成这些事件的载荷，然后把这些位置上的应力储存起来；(3)可以在每一个位置上定义应力集中系数和给每一个事件定义比例系数。
2.基本术语位置(Location)：在模型上储存疲劳应力的节点。
这些节点是结构上某些容易产生疲劳破坏的位置。
事件(Event)：是在特定的应力循环过程中，在不同时刻的一系列应力状态。
载荷(Loading)：是事件的一部分，是其中一个应力状态。
应力幅：两个载荷之间应力状态之差的度量。
程序不考虑应力平均值对结果的影响。
3.疲劳计算完成了应力计算后，就可以在通用后处理器POST1 中进行疲劳计算。
Ansys nCode疲劳分析
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目录
1 疲劳理论介绍
2 ANSYS nCode Designlife功能特色 3 S-N疲劳分析概述及案例介绍 4 随机振动疲劳分析概述
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疲劳分析理论
只通过静力来确定 材料的机械性能时 ，机械性能没有充 分反映材料在交变 载荷作用下的特性 。使用过程中往往 会发生突如其来的 破坏。
nCode分析-五框图
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ANSYS nCode 的功能特色
时间序列 恒幅载荷
时间步载荷
温度载荷 Hybird载荷 振动载荷 Duty Cycle
nCode分析-五框图
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ANSYS nCode 的功能特色
ANSYS nCode DesignLife 具有全面 的疲劳分析能力
临界平面法计算平面应力和在几个径向平面进行重新求解
− 默认是每10度 (18 个平面)
− 雨流计数法在每个平面上计算疲劳损伤 − 准则平面是最大损伤的平面
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Sm Sa 1 Su Se
Sa =应力幅 Sm = 平均应力 Su = 极限抗拉强度 Se = 疲劳极限
Sm 2 Se Sa 1 Su
Gerber平均应力修正理论假定一个抛物线
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理对疲劳的影响
− 表面因子用来调整材料s-n曲线
Ksur是三个用户定义因子的乘积
− Ksur = KTreatment * Kuser * Kroughness
ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南
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关系，典型情况包括：σ1/σ2=constant在两个不同载荷工况间的交替变化；交变载荷叠加在静载荷上；非线性边界条件。
1.4 应力定义考虑在最大最小应力值σ和σ作用下的比例载荷、恒定振幅的情况：应力范围Δσ定义为(σ-σ)平均应力σ定义为(σ+σ)/2应力幅或交变应力σa是Δσ/2应力比R是σ/σ当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。
这就是σm=0，R=-1的情况。
当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。
这就是σ=σ/2，R=0的情况。
1.5 应力-寿命曲线载荷与疲劳失效的关系，采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示：（1）若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展，而且有可能导致失效；（2）如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少；（3）应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。
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疲劳是指结构在低于静态极限强度载荷的重复载荷作用下，出现断裂破坏的现象。
例如一根能够承受 300 KN 拉力作用的钢杆，在 200 KN 循环载荷作用下，经历1,000,000 次循环后亦会破坏。
导致疲劳破坏的主要因素如下：载荷的循环次数；每一个循环的应力幅；每一个循环的平均应力；存在局部应力集中现象。
真正的疲劳计算要考虑所有这些因素，因为在预测其生命周期时，它计算“消耗”的某个部件是如何形成的。
3.1.1 ANSYS程序处理疲劳问题的过程ANSYS 疲劳计算以ASME锅炉和压力容器规范(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)第三节(和第八节第二部分)作为计算的依据，采用简化了的弹塑性假设和Mimer累积疲劳准则。
除了根据 ASME 规范所建立的规则进行疲劳计算外，用户也可编写自己的宏指令，或选用合适的第三方程序，利用 ANSYS 计算的结果进行疲劳计算。
《ANSYS APDL Programmer‘s Guide》讨论了上述二种功能。
ANSYS程序的疲劳计算能力如下：对现有的应力结果进行后处理，以确定体单元或壳单元模型的疲劳寿命耗用系数(fatigue usage factors)(用于疲劳计算的线单元模型的应力必须人工输入)；可以在一系列预先选定的位置上，确定一定数目的事件及组成这些事件的载荷，然后把这些位置上的应力储存起来；可以在每一个位置上定义应力集中系数和给每一个事件定义比例系数。
3.1.2 基本术语位置(Location)：在模型上储存疲劳应力的节点。
这些节点是结构上某些容易产生疲劳破坏的位置。
事件(Event)：是在特定的应力循环过程中，在不同时刻的一系列应力状态，见本章 §3.2.3.4。
载荷(Loading)：是事件的一部分，是其中一个应力状态。
应力幅：两个载荷之间应力状态之差的度量。
程序不考虑应力平均值对结果的影响。
3.2疲劳计算完成了应力计算后，就可以在通用后处理器 POST1 中进行疲劳计算。
一般有五个主要步骤：1、进入后处理 POST1，恢复数据库；2、建立位置、事件和载荷的数目，定义材料疲劳性质，确定应力位置和定义应力集中系数；3、存储不同事件和不同载荷下关心位置的应力，并指定事件的重复次数和比例系数；4、激活疲劳计算；5、查看结果。
3.2.1 进入P OST1和恢复数据库依照下列步骤进行疲劳计算：1、进入POST1命令：POST1GUI：Main Menu>General Postproc2、把数据库文件(Jobname.DB)读入到在内存中(如果所要做的疲劳计算是正在进行的ANSYS 计算过程的继续,则Jobname.DB 文件已在内存中)。
结果文件(Jobname.RST)必须已经存在并将其读入内存。
命令：RESUMEGUI：Utility Menu>File>Resume from3.2.2 建立疲劳计算的规模、材料疲劳性质和疲劳计算的位置定义下列数据：位置、事件和载荷的最大数目；材料的疲劳性质；应力位置与应力集中系数(SCFs)。
1、定义位置、事件和载荷的最大数目缺省情况下，疲劳计算最多包括5个节点位置，10个事件，每个事件中3个载荷。
如果需要，可以通过下面的命令来设置较大的规模(即较多的位置、事件和载荷)。
命令：FTSIZEGUI：Main Menu>General Postproc>Fatigue>Size Settings2、定义材料的疲劳性质为了计算各种耗用系数，以及为了包含简化弹塑性效应，必须定义材料的疲劳性质。
在疲劳计算中，感兴趣的材料性质有：S-N 曲线：应力幅[(S -S )/2]-疲劳循环次数的关系曲线。
ASMEmax minS-N 曲线考虑了最大平均应力的影响。
如果需要，应把输入的S-N 曲线进行调节以便考虑平均应力强度效应。
如果不输入S-N曲线，那么对于各种可能的应力状态的组合，应力幅将降序排列，但不计算耗用系数。
命令：FPGUI：Main Menu>General Postproc>Fatigue>S-N TableS-T曲线：设计应力强度值-温度曲线。
如要考虑检查应力范围是否m 进入塑性，就必须定义该曲线。
命令：FPGUI：Main Menu>General Postproc>Fatigue>Sm_T Table弹塑性材料参数 M 和 N(应变强化指数)。
只在需要使用简化的弹塑性准则时，才输入 M、N。
这些参数可以从 ASME 规范中获得。
命令：FPGUI：Main Menu>General Postproc>Fatigue>Elas-plas Par下述例子说明了用于输入疲劳材料性质的FP命令的使用方法：! Define the S-N table:FP,1,10,30,100,300,1000,10000 ! Allowable Cycles, NFP,7,100000,1000000 ! "FP,21,650,390,240,161,109,59 ! Alternating Stress-FP,27,37,26 ! Intensity Range, S, ksi! Define the Sm-T table:FP,41,100,200,300,400,500,600 ! Temperature, deg FFP,47,650,700,750,800 ! "FP,51,20,20,20,18.7,17.4,16.4 ! "Design Stress-IntensityFP,57,16.1,15.9.15.5,15.1 ! Value", Sm (=2/3*Sy or! 1/3 *Su), ksi! Define the elastic-plastic material parameters: FP,61,1.7,.3 !M and N3、定义应力位置和应力集中系数下面的选项允许用户显式地定义疲劳计算中关心的节点位置、该位置的应力集中系数，以及在该位置的一个短的标题(可用20个字母)。
命令：FLGUI：Main Menu>General Postproc>Fatigue>Stress Locations 注意--不是所有的疲劳分析都需要使用FL 命令。
如果使用FS、FSNODE或FSSECT等命令(见下)，则疲劳节点位置是自动定义的。
假使在建模时包含有足够细的网格，则所计算的应力是准确的，因此不必指定应力集中系数SCFs(但是如果考虑表面影响、尺寸影响和腐蚀影响，则仍然需要指定 SCFs)。
在计算疲劳时如果只需要考察一个位置，则可以省略标题。
假使定位明确，或是不需要应力集中系数和标题，则可完全不使用FL命令。
这里给出了在一个圆柱筒分析中应用FL命令的例子。
整体坐标Y 轴为旋转轴。
在不同璧厚交界处的外壁给出了应力集中系数SCFs (针对轴向线性化应力)。
FL,1,281,,,,Line 1 at insideFL,2,285,,1.85,,Line 1 at outsideFL,3,311,,,,Line 2 at insideFL,4,315,,2.11,,Line 2 at outside图3-1 圆柱筒应力集中系数 SCFs3.2.3 储存应力、指定事件循环次数和比例因子3.2.3.1 储存应力为了进行疲劳计算，程序必须知道每一个位置上不同事件和载荷时的应力，以及每一个事件的循环次数。
可采用下列选项来存储每一个位置、事件和载荷组合情况下的应力：人工储存应力；从(Jobname.RBT)文件中取得节点应力；横截面应力。
[警告]：程序从不假定存在0应力条件。
如果一定要考虑零应力条件，就必须在每一个事件中明确地输入何处产生零应力。
下面的命令序列，说明如何存储应力。
在某些情况下，用户也可以用LCASE命令代替SET命令。
人工储存应力： FS从 Jobname.RST 中取出节点应力： SET，FSNODE横截面应力： PATH，PPATH，SET，FSSECT(横截面计算也需从 Jobname.RST 的数据中取得)可以用不同的方法在一个事件中储存应力。
下面说明各种不同的方法。
3.2.3.1.1 人工储存应力可以人工存储应力和温度(不是直接从Jobname.RST 的结果文件取得)。
在这种情况下，实际并没有将POST1 的疲劳模块作为后处理器，而是仅仅作为疲劳计算器使用。
线单元(如梁单元)的应力必须人工输入，因为疲劳模块不能如体元或壳元那样从结果文件中读取数据。
命令：FSGUI：Main Menu>General Postproc>Fatigue>-Store Stresses-Specified Val下面的例子说明用上述命令输入的方式：FS,201,1,2,1,-2.0,21.6,15.2,4.5,0.0,0.0FS,201,1,2,7,450.3在这个例子中，只输入了全应力(1～6项)和温度。
如果还要输入线性化应力，它们将紧随在温度后面，即8～13项。
注意--对只有轴向应力的梁单元，只需输入一个应力分量(SX)，其余各项空白。
3.2.3.1.2 从结果文件中提取应力该方法把包含有6个分量的节点应力向量直接储存在结果的数据库内。
随后可以用FS 命令修正存入的应力分量。
注意--在执行FSNODE命令之前，必须使用SET命令，可能还有SHELL命令。
SET命令从数据库的Jobname.RST 文件中读取某一特殊载荷子步下的结果，SHELL命令可选择从壳单元的顶面、中面或底面读取结果(缺省是从顶面读取结果)。
命令：FSNODEGUI：Main Menu>General Postproc>Fatigue>-Store Stresses- Fromrst File下面给出用FSNODE命令在一个事件的一个节点位置输入应力结果的例子：SET,1 ! Define data set for load step 1FSNODE,123,1,1!Stress vector at node123assigned to event1,! loading 1.SET,2 ! Define data set for load step 2FSNODE,123,1,2 ! ...event 1, loading 2SET,3 ! ...load step 3FSNODE,123,1,3 ! ...event 1, loading 3图3-2 一个事件中的三个荷载3.2.3.1.3 横截面应力本选项计算和存储截面路径(它是由以前的PATH和PPATH命令定义的)端点的线性化应力。