ANSYS Workbench疲劳教程：应力疲劳分析与S-N曲线详解

ANSYS Workbench教程专注于疲劳分析，这是结构工程中的关键领域，特别是在设计过程中考虑到材料长期性能。本教程将深入探讨如何在Workbench中利用疲劳模块进行高周疲劳和低周疲劳的计算，主要依据应力疲劳理论。 1. **疲劳概述**: - 结构失效经常由疲劳导致，它涉及重复负载导致的损伤，分为高周疲劳（10^4-10^9次循环，应力低于极限强度）和低周疲劳（较少循环次数，伴随塑性变形）。 - ANSYS Workbench疲劳模块基于应力疲劳理论，适用于高周疲劳分析，而对于低周疲劳，通常采用应变疲劳模型。 2. **载荷类型**: - 恒定振幅载荷是最基本的疲劳案例，即最大和最小应力保持恒定；非恒定振幅则涉及应力水平变化。 - 成比例载荷中，主应力的比例恒定，计算响应直观；非比例载荷如交互作用、交变叠加或非线性边界条件则更为复杂。 3. **应力定义**: - 应力范围、平均应力、应力幅和应力比是描述疲劳载荷的重要参数，它们分别对应于最大和最小应力差、平均值、交变应力以及最小应力与最大应力的比例。 4. **循环载荷与应力-寿命曲线**: - 循环载荷与材料的疲劳寿命密切相关，通过S-N曲线呈现，它显示了应力幅与预期失效循环次数的关系。 - S-N曲线由疲劳测试数据得出，单轴测试（如弯曲或轴向）反映了材料的疲劳特性，载荷的增加通常意味着寿命缩短。 5. **Workbench应用**: - 在Workbench中，用户可以输入不同的载荷条件，利用内置的疲劳模型进行模拟分析，输出应力-寿命曲线，以评估和优化结构设计的耐用性。 ANSYS Workbench疲劳教程为工程师提供了实用的工具和技术，帮助他们理解和预测复杂结构在经历周期性负载下的疲劳行为，从而确保设计的可靠性和安全性。通过学习这个教程，用户将掌握如何设置和执行疲劳分析，以及如何解释和应用疲劳结果来改进设计决策。