ANSYS疲劳分析详解：从基础到应用

"ANSYS疲劳分析教程" 在ANSYS中进行疲劳分析是预测结构在重复载荷作用下可能发生的断裂现象的重要方法。疲劳分析涉及到多种关键因素，包括载荷的循环次数、应力幅、平均应力以及局部应力集中。在实际应用中，结构可能在远低于其静态极限强度的载荷下因反复作用而损坏，如钢杆在低于其最大承载力的循环载荷作用下经历多次循环后发生断裂。 ANSYS程序处理疲劳问题遵循ASME锅炉和压力容器规范，采用简化弹塑性假设和Mimer累积疲劳准则。用户不仅可以利用内置的规则进行疲劳计算，还可以编写宏指令或借助第三方程序，基于ANSYS计算出的应力结果来定制疲劳分析。ANSYS的疲劳计算功能主要包括对体单元和壳单元模型的疲劳寿命耗用系数的计算，以及在预设位置存储应力并定义应力集中系数和事件比例系数。 疲劳计算的过程通常分为五个主要步骤： 1. 进入后处理模块POST1并恢复数据库，这确保可以访问先前的应力计算结果。 2. 定义疲劳分析中的关键元素：位置（在结构上容易疲劳破坏的节点）、事件（在特定应力循环过程中的系列应力状态）和载荷（事件的一部分，代表一个应力状态）。 3. 存储不同事件和载荷下的位置应力，同时定义材料的疲劳属性、应力集中系数和事件重复次数。 4. 激活疲劳计算，这将触发程序根据设定的参数进行计算。 5. 查看和解析结果，这包括评估结构的疲劳寿命和可能的破坏点。 在POST1中，用户需指定关心的位置，这些位置通常是结构上的弱点或应力集中区域。每个位置的应力幅会被记录，尽管程序不考虑应力平均值的影响，但应力幅的变化对疲劳寿命至关重要。此外，定义事件的重复次数和比例系数能帮助准确模拟实际情况中的载荷变化。 ANSYS的疲劳分析功能提供了一套全面的方法来评估和预测结构在循环载荷下的疲劳行为。通过理解并熟练运用这些工具，工程师可以更准确地预测结构的耐久性，从而优化设计，提高安全性，减少潜在的维修成本和风险。在进行疲劳分析时，关键在于正确设置和理解每个步骤，以及充分考虑所有影响疲劳寿命的因素。