ANSYS结构分析指南疲劳Word文档下载推荐.docx
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除了根据ASME规范所建立的规则进行疲劳计算外,用户也可编写自己的宏指令,或选用合适的第三方程序,利用ANSYS计算的结果进行疲劳计算。
《ANSYSAPDLProgrammer‘sGuide》讨论了上述二种功能。
ANSYS程序的疲劳计算能力如下:
对现有的应力结果进行后处理,以确定体单元或壳单元模型的疲劳寿命耗用系数(fatigueusagefactors>
(用于疲劳计算的线单元模型的应力必须人工输入>
;
可以在一系列预先选定的位置上,确定一定数目的事件及组成这些事件的载荷,然后把这些位置上的应力储存起来;
可以在每一个位置上定义应力集中系数和给每一个事件定义比例系数。
3.1.2
基本术语
位置(Location>
:
在模型上储存疲劳应力的节点。
这些节点是结构上某些容易产生疲劳破坏的位置。
事件(Event>
是在特定的应力循环过程中,在不同时刻的一系列应力状态,见本章§
3.2.3.4。
载荷(Loading>
是事件的一部分,是其中一个应力状态。
应力幅:
两个载荷之间应力状态之差的度量。
程序不考虑应力平均值对结果的影响。
3.2
疲劳计算
完成了应力计算后,就可以在通用后处理器POST1中进行疲劳计算。
一般有五个主要步骤:
1、进入后处理POST1,恢复数据库;
2、建立位置、事件和载荷的数目,定义材料疲劳性质,确定应力位置和定义应力集中系数;
3、存储不同事件和不同载荷下关心位置的应力,并指定事件的重复次数和比例系数;
4、激活疲劳计算;
5、查看结果。
3.2.1
进入POST1和恢复数据库
依照下列步骤进行疲劳计算:
1、进入POST1
命令:
POST1
GUI:
Main
Menu>
GeneralPostproc
2、把数据库文件(Jobname.DB>
读入到在内存中(如果所要做的疲劳计算是正在进行的ANSYS计算过程的继续,则Jobname.DB文件已在内存中>
。
结果文件(Jobname.RST>
必须已经存在并将其读入内存。
RESUME
UtilityMenu>
File>
Resumefrom
3.2.2
建立疲劳计算的规模、材料疲劳性质和疲劳计算的位置
定义下列数据:
位置、事件和载荷的最大数目;
材料的疲劳性质;
应力位置与应力集中系数(SCFs>
1、定义位置、事件和载荷的最大数目
缺省情况下,疲劳计算最多包括5个节点位置,10个事件,每个事件中3个载荷。
如果需要,可以通过下面的命令来设置较大的规模(即较多的位置、事件和载荷>
FTSIZE
MainMenu>
GeneralPostproc>
Fatigue>
SizeSettings
2、定义材料的疲劳性质
为了计算各种耗用系数,以及为了包含简化弹塑性效应,必须定义材料的疲劳性质。
在疲劳计算中,感兴趣的材料性质有:
S-N曲线:
应力幅[(Smax-Smin>
/2]-疲劳循环次数的关系曲线。
ASMES-N曲线考虑了最大平均应力的影响。
如果需要,应把输入的S-N曲线进行调节以便考虑平均应力强度效应。
如果不输入S-N曲线,那么对于各种可能的应力状态的组合,应力幅将降序排列,但不计算耗用系数。
FP
S-NTable
Sm-T曲线:
设计应力强度值-温度曲线。
如要考虑检查应力范围是否进入塑性,就必须定义该曲线。
命令:
Sm_TTable
弹塑性材料参数M和N(应变强化指数>
只在需要使用简化的弹塑性准则时,才输入M、N。
这些参数可以从ASME规范中获得。
Elas-plasPar
下述例子说明了用于输入疲劳材料性质的FP命令的使用方法:
!
DefinetheS-Ntable:
FP,1,10,30,100,300,1000,10000
!
AllowableCycles,N
FP,7,100000,1000000
"
FP,21,650,390,240,161,109,59
AlternatingStress-
FP,27,37,26
IntensityRange,S,ksi
DefinetheSm-Ttable:
FP,41,100,200,300,400,500,600
Temperature,degF
FP,47,650,700,750,800
FP,51,20,20,20,18.7,17.4,16.4
DesignStress-Intensity
FP,57,16.1,15.9.15.5,15.1
Value"
Sm(=2/3*Syor
1/3*Su>
ksi
Definetheelastic-plasticmaterialparameters:
FP,61,1.7,.3
MandN
3、定义应力位置和应力集中系数
下面的选项允许用户显式地定义疲劳计算中关心的节点位置、该位置的应力集中系数,以及在该位置的一个短的标题(可用20个字母>
FL
StressLocations
注意--不是所有的疲劳分析都需要使用FL命令。
如果使用FS、FSNODE或FSSECT等命令(见下>
,则疲劳节点位置是自动定义的。
假使在建模时包含有足够细的网格,则所计算的应力是准确的,因此不必指定应力集中系数SCFs(但是如果考虑表面影响、尺寸影响和腐蚀影响,则仍然需要指定SCFs>
在计算疲劳时如果只需要考察一个位置,则可以省略标题。
假使定位明确,或是不需要应力集中系数和标题,则可完全不使用FL命令。
这里给出了在一个圆柱筒分析中应用FL命令的例子。
整体坐标Y轴为旋转轴。
在不同璧厚交界处的外壁给出了应力集中系数SCFs(针对轴向线性化应力>
FL,1,281,,,,Line1atinside
FL,2,285,,1.85,,Line1atoutside
FL,3,311,,,,Line2atinside
FL,4,315,,2.11,,Line2atoutside
图3-1
圆柱筒应力集中系数SCFs
3.2.3
储存应力、指定事件循环次数和比例因子
3.2.3.1
储存应力
为了进行疲劳计算,程序必须知道每一个位置上不同事件和载荷时的应力,以及每一个事件的循环次数。
可采用下列选项来存储每一个位置、事件和载荷组合情况下的应力:
人工储存应力;
从(Jobname.RBT>
文件中取得节点应力;
横截面应力。
[警告]:
程序从不假定存在0应力条件。
如果一定要考虑零应力条件,就必须在每一个事件中明确地输入何处产生零应力。
下面的命令序列,说明如何存储应力。
在某些情况下,用户也可以用LCASE命令代替SET命令。
人工储存应力:
FS
从Jobname.RST中取出节点应力:
SET,FSNODE
横截面应力:
PATH,PPATH,SET,FSSECT
(横截面计算也需从Jobname.RST的数据中取得>
可以用不同的方法在一个事件中储存应力。
下面说明各种不同的方法。
3.2.3.1.1
人工储存应力
可以人工存储应力和温度(不是直接从Jobname.RST的结果文件取得>
在这种情况下,实际并没有将POST1的疲劳模块作为后处理器,而是仅仅作为疲劳计算器使用。
线单元(如梁单元>
的应力必须人工输入,因为疲劳模块不能如体元或壳元那样从结果文件中读取数据。
FS
-StoreStresses-
SpecifiedVal
下面的例子说明用上述命令输入的方式:
FS,201,1,2,1,-2.0,21.6,15.2,4.5,0.0,0.0
FS,201,1,2,7,450.3
在这个例子中,只输入了全应力(1~6项>
和温度。
如果还要输入线性化应力,它们将紧随在温度后面,即8~13项。
注意--对只有轴向应力的梁单元,只需输入一个应力分量(SX>
,其余各项空白。
3.2.3.1.2
从结果文件中提取应力
该方法把包含有6个分量的节点应力向量直接储存在结果的数据库内。
随后可以用FS命令修正存入的应力分量。
注意--在执行FSNODE命令之前,必须使用SET命令,可能还有SHELL命令。
SET命令从数据库的Jobname.RST文件中读取某一特殊载荷子步下的结果,SHELL命令可选择从壳单元的顶面、中面或底面读取结果(缺省是从顶面读取结果>
FSNODE
Main
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