疲劳计算通常是在完成结构静力分析之后进行,进行结构静力分析的步骤与第3章的结构线性静力分析相同。下面主要介绍在POST1通用后处理器中进行疲劳计算的5个主要步骤。
1.进入POST1,恢复数据库
Command:POST1
GUI:Main Menu︱General Postproc
Command:RESUME
GUI:Utility Menu︱File︱Resume From
2.建立疲劳计算规模,定义材料疲劳参数,设置疲劳计算参数
(1)定义疲劳计算规模
进行疲劳计算的节点位置可以大于5个,事件可取10个,每一个事件可取3种载荷,如果需要可以选择较大的规模。
Command:FTSIZE
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Size Settings
(2)定义材料疲劳参数
和疲劳计算相关的材料性质如下:
●S-N曲线
描述交变应力强度(Smax-Smin)/2和疲劳循环次数关系的曲线。如果需要,可以把输入的S-N曲线进行调节,即将平均应力强度按从大到小的次序进行排列,并且考虑各种应力组合的情况。
Command:FP
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Property Table︱S-N Table
●Sm-T曲线
描述设计应力强度和温度的曲线。如果要考虑名义应力范围是否进入塑性,必须计及该曲线。
Command:FP
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Property Table︱Sm-T Table
●弹塑性材料应变硬化指数M和N
Command:FP
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Property Table︱Elas-plas Par
(3)设置疲劳计算系数
Command:FL
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Stress Locations
注意:并不是所有的疲劳分析都使用FL命令。如果使用FS、FSNODE或FSSECT命令,则疲劳分析的节点位置可以自动定义;假使在建模时包含足够细的网格,则所计算的应力是精确的,因此不需定义应力集中系数(但若要考虑表面效应、尺寸效应及腐蚀效应,还需定义应力集中系数)
3.存储应力,列表显示、绘图显示或删除存储的应力,指定事件循环次数和比例因子,获得正确的使用参数
(1)存储应力
●人工存储应力
Command:FS
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Store Stresses︱Specified Val
●从Jobname.RST文件中读取应力
Command:FSNODE
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Store Stresses︱From rst File
●横截面应力(www.xing528.com)
Command:FSSECT
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Store Stresses︱At Cross Sect
(2)列表显示、绘图显示或删除存储的应力
●列表显示每一个位置、每一个事件、每一个载荷或每一个应力条件下的存储应力
Command:FSLIST
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Store Stresses︱List Stresses
●以载荷数目函数的形式显示某一特殊位置和事件的应力
Command:FSPLOT
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Store Stresses︱Plot Stresses
●删除存储在某一特殊位置、事件和载荷作用下的应力
Command:FSDELE
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Store Stresses︱Dele Stresses
●删除某一特殊位置的所有应力
Command:FL
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Stress Locations
●删除某一特殊事件中各种载荷的所有应力
Command:FE
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Erase Event Data
(3)指定事件循环次数和比例因子
Command:FE
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Assign Event
(4)获得正确的使用参数
结构往往承受各种最大和最小的应力,它通常是随机的,因此就必须谨慎考虑如何在各种可能的范围内得到正确的重复循环次数,从而获得正确的使用系数。
ANSYS采用众所周知的“雨流”法自动计算所有可能的应力范围,并跟踪这些应力发生的次数,在选定的节点位置对产生最重要的应力强度范围的所有事件进行搜索,并记录在这些应力范围内产生的循环次数,包含这些载荷的事件的循环次数因此不断减少。至少这些事件之一的某一位置充分地受到最大和最小应力的作用,而被保存下来的属于这一事件的其他应力情况随后被忽略。这一过程一直进行到所有的应力范围及循环次数都被计及后结束。
在设计事件时应考虑下列思路:
●理解ANSYS内部逻辑计数范围算法,可参阅ANSYS Release16.1 Documentation。
●由于在3D应力状态下很难预测哪一个载荷步具有最大或最小的应力,可以对每一个事件用几个相似的载荷作用,以便成功获得最大或最小应力。
●如果在某一给定事件中,只包含一个最大或最小应力,则将获得一个较为保守的结果;
如果在一个事件中,引入不止一个最大或最小应力,则有可能产生不保守的结果。
4.激活疲劳计算
Command:FTCALC
GUI:Main Menu︱General Postproc︱Fatigue︱Calculate Fatig
5.查看计算结果
疲劳计算结果被记录在输出事件上,可采用列表形式对疲劳计算结果进行检查。
Command:*LIST
GUI:Utility Menu︱List︱Files︱Other︱Jobname.OUT
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