ansys疲勞分析基本方法.doc

疲勞是指結(jié)構(gòu)在低于靜態(tài)極限強(qiáng)度載荷的重復(fù)載荷作用下，出現(xiàn)斷裂破壞的現(xiàn)象。例如一根能夠承受 300 KN 拉力作用的鋼桿，在 200 KN 循環(huán)載荷作用下，經(jīng)歷 1,000,000 次循環(huán)后亦會(huì)破壞。導(dǎo)致疲勞破壞的主要因素如下： 載荷的循環(huán)次數(shù)； 每一個(gè)循環(huán)的應(yīng)力幅； 每一個(gè)循環(huán)的平均應(yīng)力； 存在局部應(yīng)力集中現(xiàn)象。 真正的疲勞計(jì)算要考慮所有這些因素，因?yàn)樵陬A(yù)測(cè)其生命周期時(shí)，它計(jì)算“消耗”的某個(gè)部件是如何形成的。3.1.1 ANSYS程序處理疲勞問(wèn)題的過(guò)程 ANSYS 疲勞計(jì)算以ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)第三節(jié)(和第八節(jié)第二部分)作為計(jì)算的依據(jù)，采用簡(jiǎn)化了的彈塑性假設(shè)和Mimer累積疲勞準(zhǔn)則。 除了根據(jù) ASME 規(guī)范所建立的規(guī)則進(jìn)行疲勞計(jì)算外，用戶也可編寫自己的宏指令，或選用合適的第三方程序，利用 ANSYS 計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行疲勞計(jì)算。ANSYS APDL Programmers Guide討論了上述二種功能。 ANSYS程序的疲勞計(jì)算能力如下： 對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行后處理，以確定體單元或殼單元模型的疲勞壽命耗用系數(shù)(fatigue usage factors)(用于疲勞計(jì)算的線單元模型的應(yīng)力必須人工輸入)； 可以在一系列預(yù)先選定的位置上，確定一定數(shù)目的事件及組成這些事件的載荷，然后把這些位置上的應(yīng)力儲(chǔ)存起來(lái)； 可以在每一個(gè)位置上定義應(yīng)力集中系數(shù)和給每一個(gè)事件定義比例系數(shù)。3.1.2 基本術(shù)語(yǔ) 位置(Location)：在模型上儲(chǔ)存疲勞應(yīng)力的節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)上某些容易產(chǎn)生疲勞破壞的位置。 事件(Event)：是在特定的應(yīng)力循環(huán)過(guò)程中，在不同時(shí)刻的一系列應(yīng)力狀態(tài)，見(jiàn)本章 3.2.3.4。 載荷(Loading)：是事件的一部分，是其中一個(gè)應(yīng)力狀態(tài)。 應(yīng)力幅：兩個(gè)載荷之間應(yīng)力狀態(tài)之差的度量。程序不考慮應(yīng)力平均值對(duì)結(jié)果的影響。3.2 疲勞計(jì)算 完成了應(yīng)力計(jì)算后，就可以在通用后處理器 POST1 中進(jìn)行疲勞計(jì)算。一般有五個(gè)主要步驟： 1、進(jìn)入后處理 POST1，恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)； 2、建立位置、事件和載荷的數(shù)目，定義材料疲勞性質(zhì)，確定應(yīng)力位置和定義應(yīng)力集中系數(shù)； 3、存儲(chǔ)不同事件和不同載荷下關(guān)心位置的應(yīng)力，并指定事件的重復(fù)次數(shù)和比例系數(shù)； 4、激活疲勞計(jì)算； 5、查看結(jié)果。3.2.1 進(jìn)入POST1和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù) 依照下列步驟進(jìn)行疲勞計(jì)算： 1、進(jìn)入POST1 命令：POST1 GUI：Main MenuGeneral Postproc 2、把數(shù)據(jù)庫(kù)文件(Jobname.DB)讀入到在內(nèi)存中(如果所要做的疲勞計(jì)算是正在進(jìn)行的 ANSYS 計(jì)算過(guò)程的繼續(xù),則 Jobname.DB 文件已在內(nèi)存中)。結(jié)果文件(Jobname.RST)必須已經(jīng)存在并將其讀入內(nèi)存。 命令：RESUME GUI：Utility MenuFileResume from3.2.2 建立疲勞計(jì)算的規(guī)模、材料疲勞性質(zhì)和疲勞計(jì)算的位置 定義下列數(shù)據(jù)： 位置、事件和載荷的最大數(shù)目； 材料的疲勞性質(zhì)； 應(yīng)力位置與應(yīng)力集中系數(shù)(SCFs)。 1、定義位置、事件和載荷的最大數(shù)目 缺省情況下，疲勞計(jì)算最多包括5個(gè)節(jié)點(diǎn)位置，10個(gè)事件，每個(gè)事件中3個(gè)載荷。如果需要，可以通過(guò)下面的命令來(lái)設(shè)置較大的規(guī)模(即較多的位置、事件和載荷)。 命令：FTSIZE GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigueSize Settings 2、定義材料的疲勞性質(zhì) 為了計(jì)算各種耗用系數(shù)，以及為了包含簡(jiǎn)化彈塑性效應(yīng)，必須定義材料的疲勞性質(zhì)。在疲勞計(jì)算中，感興趣的材料性質(zhì)有： S-N 曲線：應(yīng)力幅(Smax-Smin)/2-疲勞循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線。ASME S-N 曲線考慮了最大平均應(yīng)力的影響。如果需要，應(yīng)把輸入的 S-N 曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)以便考慮平均應(yīng)力強(qiáng)度效應(yīng)。如果不輸入S-N曲線，那么對(duì)于各種可能的應(yīng)力狀態(tài)的組合，應(yīng)力幅將降序排列，但不計(jì)算耗用系數(shù)。 命令：FP GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigueS-N Table Sm-T曲線：設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度值-溫度曲線。如要考慮檢查應(yīng)力范圍是否進(jìn)入塑性，就必須定義該曲線。 命令：FP GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigueSm_T Table 彈塑性材料參數(shù) M 和 N(應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù))。只在需要使用簡(jiǎn)化的彈塑性準(zhǔn)則時(shí)，才輸入 M、N。這些參數(shù)可以從 ASME 規(guī)范中獲得。 命令：FP GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigueElas-plas Par 下述例子說(shuō)明了用于輸入疲勞材料性質(zhì)的FP命令的使用方法： ! Define the S-N table: FP,1,10,30,100,300,1000,10000 ! Allowable Cycles, N FP,7,100000,1000000 ! FP,21,650,390,240,161,109,59 ! Alternating Stress- FP,27,37,26 ! Intensity Range, S, ksi ! Define the Sm-T table: FP,41,100,200,300,400,500,600 ! Temperature, deg F FP,47,650,700,750,800 ! FP,51,20,20,20,18.7,17.4,16.4 ! Design Stress-Intensity FP,57,16.1,15.9.15.5,15.1 ! Value, Sm (=2/3*Sy or ! 1/3 *Su), ksi ! Define the elastic-plastic material parameters: FP,61,1.7,.3 ! M and N 3、定義應(yīng)力位置和應(yīng)力集中系數(shù) 下面的選項(xiàng)允許用戶顯式地定義疲勞計(jì)算中關(guān)心的節(jié)點(diǎn)位置、該位置的應(yīng)力集中系數(shù)，以及在該位置的一個(gè)短的標(biāo)題(可用20個(gè)字母)。 命令：FL GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigueStress Locations 注意-不是所有的疲勞分析都需要使用 FL 命令。如果使用 FS、FSNODE 或 FSSECT 等命令(見(jiàn)下)，則疲勞節(jié)點(diǎn)位置是自動(dòng)定義的。假使在建模時(shí)包含有足夠細(xì)的網(wǎng)格，則所計(jì)算的應(yīng)力是準(zhǔn)確的，因此不必指定應(yīng)力集中系數(shù) SCFs (但是如果考慮表面影響、尺寸影響和腐蝕影響，則仍然需要指定 SCFs )。在計(jì)算疲勞時(shí)如果只需要考察一個(gè)位置，則可以省略標(biāo)題。假使定位明確，或是不需要應(yīng)力集中系數(shù)和標(biāo)題，則可完全不使用 FL 命令。 這里給出了在一個(gè)圓柱筒分析中應(yīng)用 FL 命令的例子。整體坐標(biāo) Y 軸為旋轉(zhuǎn)軸。在不同璧厚交界處的外壁給出了應(yīng)力集中系數(shù) SCFs (針對(duì)軸向線性化應(yīng)力)。 FL,1,281,Line 1 at inside FL,2,285,1.85,Line 1 at outside FL,3,311,Line 2 at inside FL,4,315,2.11,Line 2 at outside圖3-1 圓柱筒應(yīng)力集中系數(shù) SCFs3.2.3 儲(chǔ)存應(yīng)力、指定事件循環(huán)次數(shù)和比例因子3.2.3.1 儲(chǔ)存應(yīng)力 為了進(jìn)行疲勞計(jì)算，程序必須知道每一個(gè)位置上不同事件和載荷時(shí)的應(yīng)力，以及每一個(gè)事件的循環(huán)次數(shù)?？刹捎孟铝羞x項(xiàng)來(lái)存儲(chǔ)每一個(gè)位置、事件和載荷組合情況下的應(yīng)力： 人工儲(chǔ)存應(yīng)力； 從(Jobname.RBT)文件中取得節(jié)點(diǎn)應(yīng)力； 橫截面應(yīng)力。 警告：程序從不假定存在0應(yīng)力條件。如果一定要考慮零應(yīng)力條件，就必須在每一個(gè)事件中明確地輸入何處產(chǎn)生零應(yīng)力。 下面的命令序列，說(shuō)明如何存儲(chǔ)應(yīng)力。在某些情況下，用戶也可以用 LCASE 命令代替 SET 命令。 人工儲(chǔ)存應(yīng)力： FS 從 Jobname.RST 中取出節(jié)點(diǎn)應(yīng)力： SET，F(xiàn)SNODE 橫截面應(yīng)力： PATH，PPATH，SET，F(xiàn)SSECT (橫截面計(jì)算也需從 Jobname.RST 的數(shù)據(jù)中取得) 可以用不同的方法在一個(gè)事件中儲(chǔ)存應(yīng)力。下面說(shuō)明各種不同的方法。 3.2.3.1.1 人工儲(chǔ)存應(yīng)力 可以人工存儲(chǔ)應(yīng)力和溫度(不是直接從 Jobname.RST 的結(jié)果文件取得)。在這種情況下，實(shí)際并沒(méi)有將 POST1 的疲勞模塊作為后處理器，而是僅僅作為疲勞計(jì)算器使用。線單元(如梁?jiǎn)卧?的應(yīng)力必須人工輸入，因?yàn)槠谀K不能如體元或殼元那樣從結(jié)果文件中讀取數(shù)據(jù)。 命令：FS GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigue-Store Stresses- Specified Val 下面的例子說(shuō)明用上述命令輸入的方式： FS,201,1,2,1,-2.0,21.6,15.2,4.5,0.0,0.0 FS,201,1,2,7,450.3 在這個(gè)例子中，只輸入了全應(yīng)力(16項(xiàng))和溫度。如果還要輸入線性化應(yīng)力，它們將緊隨在溫度后面，即813項(xiàng)。 注意-對(duì)只有軸向應(yīng)力的梁?jiǎn)卧?，只需輸入一個(gè)應(yīng)力分量(SX)，其余各項(xiàng)空白。 3.2.3.1.2 從結(jié)果文件中提取應(yīng)力 該方法把包含有6個(gè)分量的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力向量直接儲(chǔ)存在結(jié)果的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。隨后可以用 FS 命令修正存入的應(yīng)力分量。 注意-在執(zhí)行 FSNODE 命令之前，必須使用 SET 命令，可能還有 SHELL 命令。SET 命令從數(shù)據(jù)庫(kù)的 Jobname.RST 文件中讀取某一特殊載荷子步下的結(jié)果，SHELL 命令可選擇從殼單元的頂面、中面或底面讀取結(jié)果(缺省是從頂面讀取結(jié)果)。 命令：FSNODE GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigue-Store Stresses- From rst File 下面給出用 FSNODE 命令在一個(gè)事件的一個(gè)節(jié)點(diǎn)位置輸入應(yīng)力結(jié)果的例子： SET,1 ! Define data set for load step 1 FSNODE,123,1,1 ! Stress vector at node 123 assigned to event 1, ! loading 1. SET,2 ! Define data set for load step 2 FSNODE,123,1,2 ! .event 1, loading 2 SET,3 ! .load step 3 FSNODE,123,1,3 ! .event 1, loading 3圖3-2 一個(gè)事件中的三個(gè)荷載 3.2.3.1.3 橫截面應(yīng)力 本選項(xiàng)計(jì)算和存儲(chǔ)截面路徑(它是由以前的 PATH 和 PPATH 命令定義的)端點(diǎn)的線性化應(yīng)力。因?yàn)橥ǔ＞€性化應(yīng)力計(jì)算是在能代表兩個(gè)表面的最短距離的線段上進(jìn)行的，因此，只需在兩個(gè)表面上各取一個(gè)點(diǎn)來(lái)描述PPATH 命令中的路徑。這一步驟將從計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得應(yīng)力；因此必須在 SET 命令之前使用 FSSECT 命令。用 FSSECT 命令儲(chǔ)存的應(yīng)力分量可用 FS 命令修正。 命令：FSSECT GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigue -Store Stresses - At Cross Sect 使用 FSSECT 命令的方法可用下述例子說(shuō)明。如果節(jié)點(diǎn)位置沒(méi)有在 FL 命令中指定，則在該例子中命令 FSSECT 將自動(dòng)給兩個(gè)路徑節(jié)點(diǎn) 391 和 395 設(shè)定位置編號(hào)。見(jiàn)圖3-3。圖3-3 在執(zhí)行 FSSECT 命令之前由 PPATH 命令識(shí)別的表面節(jié)點(diǎn)3.2.3.2 列表、顯示或刪除儲(chǔ)存的應(yīng)力 用下列選項(xiàng)對(duì)儲(chǔ)存的應(yīng)力進(jìn)行列表、繪圖或刪除。 1、列出每一個(gè)位置、每一個(gè)事件、每一種載荷或每一種應(yīng)力狀態(tài)下的儲(chǔ)存應(yīng)力： 命令：FSLIST GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigue-Store Stresses- List Stresses 2、對(duì)某一位置和事件，以載荷號(hào)的函數(shù)來(lái)顯示應(yīng)力項(xiàng)： 命令：FSPLOT GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigue-Store Stresses- Plot Stresses 3、刪除儲(chǔ)存在某一位置、事件和載荷下的應(yīng)力狀態(tài)： 命令：FSDELE GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigue-Store Stresses- Dele Stresses 4、刪除某一位置上的所有應(yīng)力： 命令：FL GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigueStress Locations 5、刪除在某一事件中各種載荷下的所有應(yīng)力： 命令：FE GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigueErase Event Data3.2.3.3 設(shè)定事件重復(fù)次數(shù)和比例系數(shù) 本選項(xiàng)確定事件重復(fù)次數(shù)(對(duì)該事件的所有荷載和所有位置)。也可對(duì)該事件中構(gòu)成載荷的所有應(yīng)力施加比例系數(shù)。 命令：FE GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigueAssign Events 下面給出該步驟的一個(gè)例子： FE,1,-1 ! Erase all parameters and fatigue stresses formerly ! used for event 1. FE,2,100,1.2 ！Assign 100 occurrences to events 2, 3 and 4, *REPEAT,3,1 ! and scale by 1.2. FE,5,500 ! Assign 500 occurrences to event 5.3.2.3.4 獲得準(zhǔn)確的耗用系數(shù) 結(jié)構(gòu)常常承受各種最大和最小應(yīng)力，它們發(fā)生的順序是未知的(甚至是隨機(jī)的)。因此就必須小心地考慮如何在各種可能的應(yīng)力范圍內(nèi)，得到正確的重復(fù)循環(huán)次數(shù)，以獲得有效的疲勞壽命耗用系數(shù)。 ANSYS 程序自動(dòng)計(jì)算所有可能的應(yīng)力范圍，同時(shí)采用我們通常所知道的“雨流”法記數(shù)，跟蹤這些應(yīng)力發(fā)生的次數(shù)。在選定的節(jié)點(diǎn)位置，對(duì)所有事件進(jìn)行搜索，以尋找產(chǎn)生最大應(yīng)力幅的載荷對(duì)(應(yīng)力矢量)。記錄這些應(yīng)力幅的重復(fù)次數(shù)，同時(shí)包含這些載荷的事件的剩余重復(fù)次數(shù)隨之減少。最終至少有一個(gè)事件在某一位置被“用光”，而屬于這一事件的其它應(yīng)力狀態(tài)，在隨后的過(guò)程中將被忽略。這一過(guò)程一直進(jìn)行著，直到所有的應(yīng)力幅及重復(fù)次數(shù)都被計(jì)及后結(jié)束。 警告通常容易誤用疲勞模塊的記數(shù)功能。如果需要使疲勞計(jì)算得到正確的耗用系數(shù)，就必須小心地設(shè)計(jì)好事件。 設(shè)計(jì)事件時(shí)遵循下列規(guī)則： 1、了解 ANSYS 的內(nèi)部邏輯記數(shù)算法，參見(jiàn)ANSYS Theory Reference19.5，詳細(xì)地講述 ANSYS 程序如何記數(shù)。 2、由于在三維應(yīng)力狀態(tài)，很難預(yù)測(cè)哪一個(gè)載荷步具有極值應(yīng)力，因此可以對(duì)每一個(gè)事件采用多個(gè)載荷群，以便成功獲得極值應(yīng)力(見(jiàn)圖3-2)。 3、如果在某一給定的事件中，只包含一個(gè)極值應(yīng)力，則將獲得一個(gè)較保守的結(jié)果。如果在一個(gè)事件中，引入不止一個(gè)極值應(yīng)力，則有時(shí)將產(chǎn)生不保守的結(jié)果。如下例所示： 考察一個(gè)加載歷程，由兩個(gè)稍有不同的循環(huán)構(gòu)成： 載荷循環(huán)1：做 500次循環(huán)，Sx = +50.0 -50.1 ksi。 載荷循環(huán)2：做1000次循環(huán)，Sx = +50.1 -50.0 ksi。 顯然這是應(yīng)力幅為 50 Ksi的 1500 次循環(huán)。然而，如果不小心把這些載荷劃分成兩個(gè)事件，則將導(dǎo)致不正確的記數(shù)結(jié)果。請(qǐng)看該結(jié)果如何： 事件1 載荷1： Sx = 50.0 500次循環(huán) 載荷2： Sx = -50.1 事件2 載荷1： Sx = 50.1 1000次循環(huán) 載荷2： Sx = -50.0 可能的應(yīng)力幅是： a、從 E1,L1 到 E1,L2: 50.05 ksi b、從 E1,L1 到 E2,L1: 0.05 ksi c、從 E1,L1 到 E2,L2: 50.00 ksi d、從 E1,L2 到 E2,L1: 50.10 ksi e、從 E1,L2 到 E2,L2: 0.05 ksi f、從 E2,L1 到 E2,L2: 50.05 ksi 把這些應(yīng)力幅從大到小排列： d、從 E1,L2 到 E2,L1: 50.10 ksi a、從 E1,L1 到 E1,L2: 50.05 ksi f、從 E2,L1 到 E2,L2: 50.05 ksi c、從 E1,L1 到 E2,L2: 50.00 ksi b、從 E1,L1 到 E2,L1: 0.05 ksi e、從 E1,L2 到 E2,L2: 0.05 ksi 則記數(shù)將如此： d、從 E1,L2 到 E2,L1 500 次循環(huán) - E1 和 E2 用去500 次循環(huán) a、從 E1,L1 到 E1,L2 0 次循環(huán) - E1 已用光 f、從 E2,L1 到 E2,L2 500 次循環(huán) - E2 又用去 500 次循環(huán) c、從 E1,L1 到 E2,L2 0 次循環(huán) - 兩個(gè)事件都用光 b、從 E1,L1 到 E2,L1 0 次循環(huán) - 兩個(gè)事件都用光 e、從 E1,L2 到 E2,L2 0 次循環(huán) - 兩個(gè)事件都用光 上面記錄了 50 ksi 應(yīng)力幅的 1000 次循環(huán)，而不是已知的 1500 次循環(huán)。這個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)果是由于不恰當(dāng)?shù)氖录M合導(dǎo)致的。 假使載荷被描述為各自分離的事件(如E1,L1 = E1; E1,L2 = E2; E2,L1 = E3; E2,L2 = E4)，則將得到下列的記數(shù)范圍： d、從E2 到E3 的500次循環(huán)，用去 500次 循環(huán) a、從 E1 到 E2 的 0 次循環(huán)，因?yàn)?E2“用光”了 f、從 E3 到 E4 的 500 次循環(huán)，E3 又用去500次循環(huán)，E4 用去500次循環(huán) c、從 E1 到 E4 的 500 次循環(huán)，E4 又用去500次循環(huán) d、從 E1 到 E3 的 0 次循環(huán)，因?yàn)?E3 “用光”了 e、從 E2 到 E4 的 0 次循環(huán)，因?yàn)?E2 和 E4 都“用光”了。 上述情況恰當(dāng)?shù)赜涗浟死鄯e疲勞損傷被，即 50 ksi 應(yīng)力幅的 1500 次循環(huán)。 4、相反，對(duì)每一個(gè)最大和最小應(yīng)力條件應(yīng)用分離的事件，則將使記錄變得太保守。在這種情況下，應(yīng)小心地選擇應(yīng)被一起記數(shù)的載荷，將它們劃分為同一事件。下面的示例說(shuō)明一些事件如何才能夠包括多個(gè)極值應(yīng)力條件。 考慮由兩個(gè)載荷循環(huán)組成的載荷歷程： 載荷循環(huán)1：從 Sx = +100.1 到 +100.0 ksi，做 500 次循環(huán) 載荷循環(huán)2：從 Sx = +50.1 到 +50.0 ksi，做 1000 次循環(huán) 顯然這些循環(huán)的最不利組合為以大約 25 ksi 的應(yīng)力幅做 500 次循環(huán)。 在本例中，如果將載荷劃分為兩個(gè)事件，則產(chǎn)生了 25 ksi 范圍內(nèi)進(jìn)行 500 次循環(huán)的正確記錄。如每一個(gè)載荷作為一個(gè)獨(dú)立的事件，將產(chǎn)生一種過(guò)于保守的記錄，形成 25 ksi 應(yīng)力幅的 1000 次循環(huán)。3.2.4 激活疲勞計(jì)算 現(xiàn)在有了位置、應(yīng)力、事件及所有指定的材料參數(shù)，可在指定位置執(zhí)行疲勞計(jì)算。位置的確定可用節(jié)點(diǎn)本身，也可用位置編號(hào)。 命令：FTCALC GUI：Main MenuGeneral postprocFatigueCalculate Fatig3.2.5 查看計(jì)算結(jié)果 疲勞計(jì)算結(jié)果被輸出在輸出窗口。如果你將輸出轉(zhuǎn)向/OUTPUT到文件中(如Jobname.OUT)，就可打開(kāi)該文件查看結(jié)果。 命令：*LIST GUI：Utility MenuListFilesOtherJobname.OUT 如果用戶已輸入 S-N 曲線，則所有部位的應(yīng)力幅(從大到小排列)與相應(yīng)的事件/載荷、使用循環(huán)次數(shù)、允許循環(huán)次數(shù)、溫度和階段耗用系數(shù)一起以表格形式輸出。隨后輸出累積壽命耗用系數(shù)。 正如前面提到的，F(xiàn)TCALC 輸出時(shí)，將對(duì)任一給定的應(yīng)力幅顯示相應(yīng)的事件和載荷，這些信息能幫助分離出那些引起最大的疲勞損傷的事件與載荷。 修正事件的一個(gè)方便的方法是把所有的疲勞數(shù)據(jù)寫入 Jobname.FATG 文件中(它可以在執(zhí)行 FTCALC 命令前或后做)。寫入 Jobname.FATG 文件的數(shù)據(jù)是疲勞模塊的命令流?？赏ㄟ^(guò)編輯 Jobname.FATG 文件(文本文件)來(lái)修改事件，然后用/INPUT 命令重新讀入被修改的疲勞命令。 命令：FTWRITE GUI：Main MenuGeneral postprocFatigueWrite Fatig Data.3.2.6 其它記數(shù)方法 前面曾介紹過(guò)“雨流”記數(shù)法。在時(shí)間-載荷歷程未知的情況下，這一技術(shù)才有用處。如果時(shí)間-載荷歷程已知，對(duì)每一個(gè)接連的事件分別做疲勞分析FTCALC，然后人工相加這些耗用系數(shù)，則可避免得到不恰當(dāng)?shù)谋Ｊ亟Y(jié)果。3.2.7 疲勞分析示例(命令流方法) 下面是一個(gè)疲勞計(jì)算輸入命令流： ! Enter POST1 and Resume the Database: /POST1 RESUME,. ! Number of Locations, Events, and Loadings FTSIZE,. ! Material Fatigue Properties: FP,1,. ! N values FP,21,. ! S values FP,41,. ! T values FP,51,. ! Sm values FP,61,. ! Elastic-plastic material parameters ! Locations, Stress Concentration Factors, and Location Titles FL,. ! Store Stresses (3 Different Methods) ! Store Stresses Manually: FS,. ! Retrieve Stresses from the Results File: SET,. FSNODE,. ! Store Stresses at a Cross-Section: PPATH,. SET,. FSSECT,. ! Event Repetitions and Scale Factors FE,. ! Activate the Fatigue Calculations FTCALC,. ! Review the Results (List the output file) FINISH 其中的 FTSIZE，F(xiàn)P，F(xiàn)L，F(xiàn)S，F(xiàn)SNODE，PPATH，F(xiàn)SSECT，F(xiàn)E 和 FTCALC 命令，請(qǐng)參考ANSYS Commands Reference。ANSYS 疲勞計(jì)算以ASME鍋爐和壓力容器規(guī)范(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)第三節(jié)(和第八節(jié)第二部分)作為計(jì)算的依據(jù)，采用簡(jiǎn)化了的彈塑性假設(shè)和Mimer累積疲勞準(zhǔn)則。 除了根據(jù) ASME 規(guī)范所建立的規(guī)則進(jìn)行疲勞計(jì)算外，用戶也可編寫自己的宏指令，或選用合適的第三方程序，利用 ANSYS 計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行疲勞計(jì)算。ANSYS APDL Programmers Guide討論了上述二種功能。 ANSYS程序的疲勞計(jì)算能力如下： 對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行后處理，以確定體單元或殼單元模型的疲勞壽命耗用系數(shù)(fatigue usage factors)(用于疲勞計(jì)算的線單元模型的應(yīng)力必須人工輸入)； 可以在一系列預(yù)先選定的位置上，確定一定數(shù)目的事件及組成這些事件的載荷，然后把這些位置上的應(yīng)力儲(chǔ)存起來(lái)； 可以在每一個(gè)位置上定義應(yīng)力集中系數(shù)和給每一個(gè)事件定義比例系數(shù)。 3.1.2 基本術(shù)語(yǔ) 位置(Location)：在模型上儲(chǔ)存疲勞應(yīng)力的節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)上某些容易產(chǎn)生疲勞破壞的位置。 事件(Event)：是在特定的應(yīng)力循環(huán)過(guò)程中，在不同時(shí)刻的一系列應(yīng)力狀態(tài)，見(jiàn)本章 3.2.3.4。 載荷(Loading)：是事件的一部分，是其中一個(gè)應(yīng)力狀態(tài)。 應(yīng)力幅：兩個(gè)載荷之間應(yīng)力狀態(tài)之差的度量。程序不考慮應(yīng)力平均值對(duì)結(jié)果的影響。3.2 疲勞計(jì)算 完成了應(yīng)力計(jì)算后，就可以在通用后處理器 POST1 中進(jìn)行疲勞計(jì)算。一般有五個(gè)主要步驟： 1、進(jìn)入后處理 POST1，恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)； 2、建立位置、事件和載荷的數(shù)目，定義材料疲勞性質(zhì)，確定應(yīng)力位置和定義應(yīng)力集中系數(shù)； 3、存儲(chǔ)不同事件和不同載荷下關(guān)心位置的應(yīng)力，并指定事件的重復(fù)次數(shù)和比例系數(shù)； 4、激活疲勞計(jì)算； 5、查看結(jié)果。 3.2.1 進(jìn)入POST1和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù) 依照下列步驟進(jìn)行疲勞計(jì)算： 1、進(jìn)入POST1 命令：POST1 GUI：Main MenuGeneral Postproc 2、把數(shù)據(jù)庫(kù)文件(Jobname.DB)讀入到在內(nèi)存中(如果所要做的疲勞計(jì)算是正在進(jìn)行的 ANSYS 計(jì)算過(guò)程的繼續(xù),則 Jobname.DB 文件已在內(nèi)存中)。結(jié)果文件(Jobname.RST)必須已經(jīng)存在并將其讀入內(nèi)存。 命令：RESUME GUI：Utility MenuFileResume from 3.2.2 建立疲勞計(jì)算的規(guī)模、材料疲勞性質(zhì)和疲勞計(jì)算的位置 定義下列數(shù)據(jù)： 位置、事件和載荷的最大數(shù)目； 材料的疲勞性質(zhì)； 應(yīng)力位置與應(yīng)力集中系數(shù)(SCFs)。 1、定義位置、事件和載荷的最大數(shù)目 缺省情況下，疲勞計(jì)算最多包括5個(gè)節(jié)點(diǎn)位置，10個(gè)事件，每個(gè)事件中3個(gè)載荷。如果需要，可以通過(guò)下面的命令來(lái)設(shè)置較大的規(guī)模(即較多的位置、事件和載荷)。 命令：FTSIZE GUI：Main MenuGeneral PostprocFatigueSize Settings 2、定義材料的疲勞性質(zhì) 為了計(jì)算各種耗用系數(shù)，以及為了包含簡(jiǎn)化彈塑性效應(yīng)，必須定義材料的疲勞性質(zhì)。在疲勞計(jì)算中，感興趣的材料性質(zhì)有： S-N 曲線：應(yīng)力幅-疲勞循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線。ASME S-N 曲線考慮了最大平均應(yīng)力的影響。如果需要，應(yīng)把輸入的 S-N 曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)以便考慮平均應(yīng)力強(qiáng)度效應(yīng)。如果不輸入S-N曲線，那么對(duì)于各種可能的應(yīng)力狀態(tài)的組合，應(yīng)力幅將降序排列，但不計(jì)算耗用系數(shù)。 命令：FP GUI：Main