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第二章
疲劳程序
2.1
基本情况
进行疲劳分析是基于线性静力分析，
所以不必对所有的步骤进行
详尽的阐述。
疲劳分析是在线性静力分析之后，
通过设计仿真自动执行的。
对
疲劳工具
的添加，无论在求解之前还是之后，都没有关系，因为疲劳
计算不并依赖应力分析计算。
尽管疲劳与循环或重复载荷有关，
但使
用的结果却基于线性静力分析，
而不是谐分析。
尽管在模型中也
可能
存在非线性
,
处理时就要谨慎了，
因为疲劳分析是假设线性行为的。
在本章中，
将涵盖关于恒定振幅、
比例载荷的情况。
而变化振幅、
比例载荷的情况和恒定振幅、
非比例载荷的情况，
将分别在以后的第
三和四章中逐一讨论。
2.1.1
疲劳程序
下面是疲劳分析的步骤，
用斜体字体所描述的步骤，
对于包含疲
劳工具的应力分析是很特殊的：
模型
指定材料特性，包括
S-N
曲线；
定义接
触区域
(
若采用的话
)
；
定义网格控制
(
可选的
)
；
包括载荷和支撑；
(
设定
)
需要的结果，包括
< br>Fatigue tool
；
求解模型；
查看结果。
在几何
方面，
疲劳计算只支持体和面，
线模型目前还不能输出应
力结果，
所以疲劳计算对于线是忽略的，
线仍
然可以包括在模型中以
给结构提供刚性，但在疲劳分析并不计算线模型。
2.1.2
材料特性
由于有线性静力分析
,
所以需要用到杨氏模
量和泊松比：如果有
惯性载荷
,
则需要
输入质量密度；如果有热载荷
,
则需要输入热膨胀系
数和热传导率；如果使用应力工具结果
(Stress Tool res
ult),
那么就
需要输入应力极限数据
,
而且这个数据也是用于平均应力修正理论疲
劳分析。
疲劳模块也需要使用到在工程数据分支下的材料特性当中
S-N
曲线
数据：
数据类
型在
“
疲劳特性
”
(
“
Fatigue Properties
”
)
下会说明；
S-N
曲线数据是在材料特性分支条下的
“
交变应
力与循环
”
(
“
Alternating
Stress vs. Cycles
”
)
选项中输入的。
如果
S-N
曲线材料数据可用于不同的平均
应力或应力比下的情
况
,
那么多重<
/p>
S-N
曲线也可以输入到程序中。
2.1.3
疲劳材料特性
添加和修改疲劳材料特性
:
在材料
特性的工作列表中
,
可以定义下列类型和输入的
S-N
曲
线，
插入的图表可以
是线性的（
“
Linear
”
）
、半对数的（
“
Se
mi-Log
”
即
linear
for stress, log for cycles
）或双对数曲线（
“
Log-
Log
”
）
。
记得曾提到的，
< br>S-N
曲线取决于平均应力。如果
S-N
曲线在不
同的平均应力下都可适用的，那么也可以输入多重
S-N
曲线，每个
S-N
曲线可以
在不同平均应力下直接输入，每个
S-N
曲线也可以在
不同应力比下输入。
可以通过在
“
Mean Value<
/p>
”
上点击鼠标右键添加新的平均值来输
入
多条
S
－
N
曲
线。
2.1.4
疲劳特征曲线
材料特
性信息可以保存
XML
文件或从
XML
文件提取，保存材
料数据文件，在
ma
terial
条上按右键，然后用
“
E
xport
…”
保存成
XML
外部文件，
疲劳材料特性将自动写到
XML<
/p>
文件中，
就像其他材
料数据一样。
一
些
例
举
的
材
料
特
性
在
如
下
安
装
路
< br>径
下
可
以
找
到
：
C:ProgramFile
sAnsysIncv80AISOLCommonFilesLangu
ageen-
usEngineeringDataMaterials
，
“
Aluminum
”
和
“
Structural
Steel
”
的
XML
文件，包含有范例
疲劳数据可以作为参
考，
疲劳数据随着材料和测试方法的不同而
有所变化，
所以很重要一
点就是，用户要选用能代表自己部件疲
劳性能的数据
2.1.5
接触区域
接触区域可以包括在疲劳分析中，
注意，对于在恒定振幅、成比
例载荷情况下处理疲劳时，只能包含绑定（
Bonded
）和不分离
（
N
o-Separation
）的线性接触，尽管无摩擦、有摩擦和粗糙的非
线性接触也能够包括在内，
但可能不再满足成比例载荷的要求。
例如，
改变载荷的方向或大小，
如果发生分离，
则可能导致主应力轴向发生
改变；如果有非线性接触发生，那么用户
必须小心使用，并且仔细判
断；对于非线性接触，若是在恒定振幅的情况下，则可以采用
非比例
载荷的方法代替计算疲劳寿命。
2.1.6
载荷与支撑
能产生成比例载荷的任何载荷和支撑都可能使用，
但有些类型的
载荷和支撑不造成比例载荷：螺栓载荷对压缩圆柱表面侧施加均布
力
，相反，圆柱的相反一侧的载荷将改变；预紧螺栓载荷首先施加预
紧载荷，
然后是外载荷，
所以这种载荷是分为两个载荷步作用的过程；
压缩支撑（
Compression Only Support
）仅阻止压缩法线正方向
的移动，
但也不会限制反方
向的移动，
像这些类型的载荷最好不要用
于恒定振幅和比例载荷
的疲劳计算。
2.1.7 (
设定<
/p>
)
需要的结果
对于应
力分析的任何类型结果，都可能需要用到：应力、应变和
变形
–
接触结果
(
如果版本支持
)
；应力工具（
Stress
Tool
）
。
另外，进行疲劳计算时，需要插入疲劳工具条（
Fatigue
Tool
）
：
在
Solution
子菜单下，从相关的工具条上添加
“
Tools
>
Fatigue
Tool
”
，
Fati
gue Tool
的明细窗中将控制疲劳计算的求解选项；疲劳
工具条（
Fatigue Tool
）将出现在相应的位置中，
并且也可添加相应
的疲劳云图或结果曲线，
这些是在分析中会被
用到的疲劳结果，
如寿
命和破坏。
2.1.8
需要的结果
在疲劳计算被详细地定义以后，疲劳结果可下在
Fatigue
Tool
下指定；
等值线结果
（
Contour
）
包
括
Lifes(
寿命
)
，
Damage(
损伤
)
，
Safety
Factor
（安全系数）
，
BiaxialityIndic
ation
（双轴指示）
，
以及
Equivalent
Alternating
< br>Stress
（等效交变应力）
；曲线图结
果
(graph
results)
）
仅
包
含
对
于
恒
定
振
幅
分
析
的<
/p>
疲
劳
敏
感
性
(fatigue sensitivity)
；这些结果的详细分析将只做简短讨论。
2.2
Fatigue Tool
2.2.1
载荷类型
当
Fatigue
Tool
在求解子菜单下插入以后，就可以在细节栏中
输入疲劳说明：载荷类型可
以在
“
Zero-Based
”
、
“
Fully Reversed
”
和给定的
“
Rati
o
”
之间定义；也可以输入一个比例因子，来按比例缩
放所有的应力结果。
2.2.2
平均应力影响
在前面
曾提及，
平均应力会影响
S-N
曲线的
结果
.
而
“
Analysis
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