利用ANSYS随机振动分析功能实现随机疲劳分析
Ansys nCode疲劳分析及应用
© 2015 ANSYS, Inc.
14
Ansys nCode疲劳分析优势（二）
ANSYS nCode DesignLife是ANSYS与HBM的nCode强强 联合的结晶。Ncode公司是国际著名的疲劳耐久性工程专 业公司和技术领导者。自80 年代公司成立至今，引导并推 动了疲劳理论在工业领域中的应用及其发展。
当材料或结构受到多次重复变化 的载荷作用后，应力值虽然始 终没有超过材料的强度极限，甚 至比弹性极限还低的情况下就可能 发生破坏。这种在交变载荷作用下 材料或结构的破坏现象称为疲劳。
© 2015 ANSYS, Inc.
3
破坏形式
施加恒定载荷
在较低应力水 平下，施加循
环载荷
© 2015 ANSYS, Inc.
© 2015 ANSYS, Inc.
15
Ansys nCode疲劳分析优势（三）
完全集成在Workbench平台下
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WB平台上统一进行参数管理，可用 DX进行优化。
© 2015 ANSYS, Inc.
16
ANSYS nCode 疲劳分析优势（四） 提供专业的疲劳分析技术，协助用户在产品设计中：
19
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
© 2015 ANSYS, Inc.
20
ANSYS nCode 的功能特色
ANSYS nCode DesignLife 具有全面 的疲劳分析能力
应力疲劳 (单一，多曲线，Haigh图) 应变疲劳(自动多轴修正) 多轴安全系数分析(Dang Van) 焊缝和点焊疲劳分析 高温疲劳分析 振动疲劳(振动台模拟)
Ansys培训-随机振动分析
8. >Insert>Sizing bodies)
(for slender
1. In Details, Replace “Default” size with 2 (inches)
2. RMB in Graphics Window, >Select All
3. But then hold <CTRL> and LMB single
随机振动分析
随机振动分析流程
• 点击OK可以看到如图所示信息 • 当提示“Specify Number of Modes” ，输入12
随机振动分析
随机振动分析流程
• 下一步是插入约束，插入fixed support.
随机振动分析
随机振动分析流程
• 模态分析结束. • 可以查看模态结果，如右图所示. • 可以查看动画.
Workshop – 环境
11. For the lower edges of the truss, highlight the “Modal” branch in the
11
Outline and
>Insert
>Fixed Supports.
12. Switch to edge selection mode as
输出:
– 1s位移和应力 （用于疲劳分析）.
随机振动分析
Workbench随机振动功能
• 载荷:
– 单点激励
• 得到结果:
– 相对或绝对的1s 输出 – 整体结构的结果，可以进行云图显示. – 1s位移, 速度或加速度
• 后处理:
– 1s 可以进行云图显示.
随机振动分析
随机振动分析流程
• Model: 输电铁架 • Analysis: 地面激励
(完整版)疲劳分析的数值计算方法及ANSYS疲劳分析实例
第十四章疲劳分析的数值计算方法及实例第一节引言零件或构件由于交变载荷的反复作用，在它所承受的交变应力尚未达到静强度设计的许用应力情况下就会在零件或构件的局部位置产生疲劳裂纹并扩展、最后突然断裂。
这种现象称为疲劳破坏。
疲劳裂纹的形成和扩展具有很大的隐蔽性而在疲劳断裂时又具有瞬发性，因此疲劳破坏往往会造成极大的经济损失和灾难性后果。
金属的疲劳破坏形式和机理不同与静载破坏，所以零件疲劳强度的设计计算不能为经典的静强度设计计算所替代，属于动强度设计。
随着机车车辆向高速、大功率和轻量化方向的迅速发展，其疲劳强度及其可靠性的要求也越来越高。
近几年随着我国铁路的不断提速，机车、车辆和道轨等铁路设施的疲劳断裂事故不断发生，越来越引起人们的重视。
疲劳强度设计及其研究正在成为我国高速机车车辆设计制造中的一项不可缺少的和重要的工作。
金属疲劳的研究已有近150年的历史，有相当多的学者和工程技术人员进行了大量的研究，得到了许多关于金属疲劳损伤和断裂的理论及有关经验技术。
但是由于疲劳破坏的影响因素多而复杂并且这些因素互相影响又与构件的实际情况密切相关，使得其应用性成果尚远远不能满足工程设计和生产应用的需要。
据统计，至今有约90%的机械零部件的断裂破坏仍然是由直接于疲劳或者间接疲劳而引起的。
因此，在21世纪的今天，尤其是在高速和大功率化的新产品的开发制造中，其疲劳强度或疲劳寿命的设计十分重要，并且往往需要同时进行相应的试验研究和试验验证。
疲劳断裂是因为在零件或构件表层上的高应力或强度比较低弱的部位区域产生疲劳裂纹，并进一步扩展而造成的。
这些危险部位小到几个毫米甚至几十个微米的范围，零件或构件的几何缺口根部、表面缺陷、切削刀痕、碰磕伤痕及材料的内部缺陷等往往是这种危险部位。
因此，提高构件疲劳强度的基本途径主要有两种。
一种是机械设计的方法，主要有优化或改善缺口形状，改进加工工艺工程和质量等手段将危险点的峰值应力降下来；另一种是材料冶金的方法，即用热处理手段将危险点局部区域的疲劳强度提高，或者是提高冶金质量来减少金属基体中的非金属夹杂等材料缺陷等局部薄弱区域。
ansys疲劳可靠性及随机振动分析
ANSYS疲劳分析
5. 调入载荷步计算并储存节点应力分量
Main Menu>General Postproc>Read Results>First Set(Next Set) Main Menu>General Postproc>Fatigue>Store Stresses>From rst File
ANSYS疲劳分析
3. 定义材料应变强化指数M和N
Main Menu>General Postproc>Fatigue>Property Table>Elas-plas Par
ANSYS疲劳分析
4. 定义关键点及应力集中系数
Main Menu>General Postproc>Fatigue>Stress Locations
！定义载荷变量 ！设置实常数 ！定义材料参数
！建立平面 ！建立中间圆孔面 ！面的布尔操作 ！设置单元划分的分段数 ！定义单元为四边形 ！网格自由划分 ！划分网格 ！结束前处理
ANSYS可靠性分析
二．进入概率分析模块，选定分析文件
Main Menu>Prob Design>Analysis File>Assign
ANSYS可靠性分析
② 显示输入随机变量的采样曲线
（Main Menu>Prob Results>Sampl History）
ANSYS可靠性分析
③ 显示输入随机变量的累计概率分布曲线
（Main Menu>Prob Results>CumulativeDF）
ANSYS可靠性分析
④ 还可以显示输出随机变量的概率敏感图以及输出随机变 量和输入随机变量的相关性等。
ANSYS 使用技巧24则
目录1 如何定制Beam188/189单元的用户化截面 (1)2 ANSYS 查询函数（Inquiry Function） (2)3 ANSYS是否具有混合分网的功能？ (4)5 利用ANSYS随机振动分析功能实现随机疲劳分析 (5)6 膜元Shell41是否能作大变形分析？ (7)7 耦合及约束方程讲座一、耦合 (7)8 耦合及约束方程讲座二、约束方程 (9)9 巧用ANSYS的Toolbar (12)10 如何得到径向和周向的计算结果? (14)12 如何考虑结构分析中的重力 (15)13 如何实现壳单元的偏置 (16)14 如何使用用户定义用户自定义矩阵 (17)15 如何提取模态质量 (18)16 ANSYS的几种动画模式 (19)17 如何正确理解ANSYS的节点坐标系 (20)18 为什么在用BEAM188和189单元划分单元时会有许多额外的节点？可不可以将它们删除？ (21)20 用ANSYS分析过整个桥梁施工过程 (21)21 用单元死活模拟浇铸过程中的温度分布 (22)22 在ANSYS5.6中如何施加函数变化的表面载荷 (24)23 在ANSYS中怎样给面施加一个非零的法向位移约束? (25)24 在任意面施加任意方向任意变化的压力 (26)1 如何定制Beam188/189单元的用户化截面ANSYS提供了几种通用截面供用户选用，但有时不能满足用户的特殊需求。
为此，ANSYS提供了用户创建截面（库）的方法。
如果你需要创建一个非通用横截面，必须创建一个用户网格文件。
具体方法是，首先创建一个2-D实体模型，然后利用SECWRITE 命令将其保存(Main Menu>Preprocessor>Sections> -Beam-Write Sec Mesh)。
该过程的细节如下：1.创建截面的几何模型（二维面模型）。
2.对所有线设置单元份数或者单元最大尺寸 (Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Size Cntrls>-Lines-Picked Lines或使用MeshTool)。
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随机振动分析功能可以获得结构随机振动响应过程的各种统计参数（如：均值、均方根和平均频率等），根据各种随机疲劳寿命预测理论就可以成功地预测结构的随机疲劳寿命。
本文介绍了ANSYS随机振动分析功能，以及利用该功能，按照Steinberg提出的基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法进行ANSYS随机疲劳计算的具体过程。
１．随机疲劳现象普遍存在在工程应用中，汽车、飞行器、船舶以及其它各种机械或零部件，大多是在随机载荷作用下工作，当它们承受的应力水平较高，工作达到一定时间后，经常会突然发生随机疲劳破坏，往往造成灾难性的后果。
因此，预测结构或零部件的随机疲劳寿命是非常有必要的。
2．ANSYS随机振动分析功能介绍ANSYS随机振动分析功能十分强大，主要表现在以下方面：1.具有位移、速度、加速度、力和压力等PSD类型；2.能够考虑a阻尼、 阻尼、恒定阻尼比和频率相关阻尼比；3.能够定义基础和节点PSD激励；4.能够考虑多个PSD激励之间的相关程度：共谱值、二次谱值、空间关系和波传播关系等；5.能够得到位移、应力、应变和力的三种结果数据： 1σ位移解，1σ速度解和1σ加速度解；3．利用ANSYS随机振动分析功能进行疲劳分析的一般原理在工程界，疲劳计算广泛采用名义应力法，即以S-N曲线为依据进行寿命估算的方法，可以直接得到总寿命。
下面围绕该方法举例说明ANSYS随机疲劳分析的一般原理。
当应力历程是随机过程时，疲劳计算相对比较复杂。
但已经有许多种分析方法，这里仅介绍一种比较简单的方法，即Steinberg提出的基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法（应力区间如图1所示）：应力区间发生的时间68.3%的时-1σ ~+1σArray间27.1%的时-2σ ~+2σ间4.33%的时-3σ ~+3σ间99.73%大于3σ的应力仅仅发生在0.27%的时间内，假定其不造成任何损伤。
基于Ansys二次开发的随机振动疲劳寿命可视化程序开发
基于Ansys二次开发的随机振动疲劳寿命可视化程序开发
丁杰;唐玉兔
【期刊名称】《机械强度》
【年(卷),期】2014(36)5
【摘要】为解决现有随机振动分析中存在的结构各节点的振动频率计算、三个方
向振动结果的叠加、全域可视化显示等问题,进行了基于Ansys软件的二次程序开发。
通过程序在某变流装置中的应用,表明了二次开发的程序可以更加快速、全面、有效地进行虚拟样机的疲劳寿命分析,为产品结构的优化设计提供理论指导。
【总页数】6页(P813-818)
【关键词】Ansys;随机振动;加速度谱密度;疲劳损伤;疲劳寿命;可视化
【作者】丁杰;唐玉兔
【作者单位】南车株洲电力机车研究所有限公司南车电气技术与材料工程研究院【正文语种】中文
【中图分类】TB123;U264.37
【相关文献】
1.基于ANSYS的机床滑合随机振动疲劳寿命分析 [J], 孟行;孟广耀;黄居鑫;石英训;生开明
2.基于Ansys的车桥结构随机振动疲劳寿命分析 [J], 王鹏利
3.基于ANSYS二次开发的大跨桥梁疲劳寿命与失效概率的可视化技术 [J], 侯士通;王莹
4.基于ANSYS的连接件随机振动疲劳寿命分析及优化设计 [J], 白永明; 邱恩举; 王宏建
5.基于ANSYS的连接件随机振动疲劳寿命分析及优化设计 [J], 白永明; 邱恩举; 王宏建
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
随机振动疲劳分析流程
随机振动疲劳分析流程## Random Vibration Fatigue Analysis Procedure.1. Define the random vibration environment.The random vibration environment is typically defined by a power spectral density (PSD) function. The PSD function describes the distribution of vibration energy over a range of frequencies. It can be measured using a vibration shaker or accelerometer.2. Create a finite element model of the structure.The finite element model (FEM) should be created using a software program such as ANSYS or Abaqus. The FEM should include all of the relevant structural components, such as beams, plates, and shells.3. Apply the random vibration environment to the FEM.The random vibration environment can be applied to the FEM using a variety of methods, such as the directfrequency response method or the modal superposition method.4. Calculate the stress response of the structure.The stress response of the structure can be calculated using the FEM. The stress response is typically expressedin terms of the root mean square (RMS) stress.5. Estimate the fatigue life of the structure.The fatigue life of the structure can be estimatedusing a variety of methods, such as the S-N curve method or the Miner's rule. The fatigue life is typically expressedin terms of the number of cycles to failure.## 随机振动疲劳分析流程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。