ANSYSWorkbench疲劳分析教程：基于应力的高周疲劳研究

"workbench 疲劳教程.pdf" 在ANSYS Workbench中进行疲劳分析是一项关键任务，尤其对于长期受重复载荷影响的结构设计。疲劳分析有助于预测结构的寿命和可能的失效点，从而优化设计以提高耐久性。本教程主要关注疲劳模块的使用，包括不同类型的疲劳分析和载荷情况。 首先，疲劳分析分为两大类：高周疲劳和低周疲劳。高周疲劳通常发生在载荷循环次数极高的情况下，应力水平低于材料的极限强度，适合使用基于应力的疲劳理论进行分析。而低周疲劳则涉及较低的循环次数和显著的塑性变形，通常采用应变疲劳理论。在ANSYS Workbench中，疲劳模块主要处理高周疲劳问题。 恒定振幅载荷是指在分析过程中，最大和最小应力水平保持不变，是最基础的疲劳分析类型。在这种情况下，疲劳寿命预测主要依赖于应力范围Δσ、平均应力σm、应力幅σa以及应力比R。应力范围是最大和最小应力之差，平均应力是两者之和的一半，应力幅是应力范围的一半，而应力比是最低应力与最高应力的比值。对称循环载荷发生在σm等于零，即应力比R等于-1的状况下，例如正负对称的载荷应用。脉动循环载荷则涉及到加载后卸载的过程，此时σm等于σmax。 对于比例载荷，主应力之间的比例保持恒定，使得计算响应相对简单。然而，非比例载荷则更加复杂，可能包括不同工况之间的交替、交变载荷与静载荷的叠加或非线性边界条件的影响。非比例载荷的处理需要更复杂的分析方法。 在进行疲劳分析时，首先需要进行线性静态结构分析，这是疲劳分析的基础。然后，可以利用疲劳模块来设置载荷历史、材料属性、寿命预测模型等参数。常见的寿命预测模型有S-N曲线法、Paris定律（适用于裂纹扩展）等。此外，还需要考虑环境因素，如温度、湿度和腐蚀，这些都可能影响材料的疲劳性能。 在实际应用中，疲劳分析可能涉及多个工况和载荷组合，需要进行多路径疲劳分析。通过这些分析，工程师可以识别出结构的疲劳热点，优化设计以减少应力集中，延长结构的使用寿命。 ANSYS Workbench的疲劳模块提供了一套强大的工具，用于模拟和预测结构在重复载荷下的疲劳行为。通过理解并熟练运用这一模块，工程师能够更准确地评估和改善工程设计的耐久性。