25_UG疲劳耐久分析V1_沈春根

UGNX有限元分析疲劳耐久性江苏大学沈春根2016年8月第1版UGNX有限元培训–专题25前提:已熟悉SOL101和疲劳理论基础知识。目录疲劳耐久基础知识；疲劳分析耐久分析流程；疲劳耐久分析实例及主要步骤；疲劳分析结果及其评判方法；1.1疲劳耐久性分析的用途用于在简单或复杂加载条件的累积效应下，对设计结构的强度及其耐久性进行评估。UG耐久性分析包括：强度分析和疲劳分析。强度分析：用来评估结构是否可以瞬间承受对其施加的最大静态或瞬态应力。此静态强度评估可用于确定是否需要进行疲劳计算。例如，如果峰值应力超出材料的强度极限，则需要进行疲劳计算。疲劳分析：用来根据应力或应变的时间历程来评估模型的疲劳强度和疲劳寿命。1.2耐久分析的基本方法疲劳寿命：就是结构重复加载的周期数（加载次数），即这些加载引发引发和扩展一个或多个裂纹，最终造成结构的断裂和失效；疲劳分析使用累积破坏法，根据应力或应变时间关系曲线图估算疲劳寿命，对应S-N曲线（常用）和E-N曲线。耐久分析和估算方法：应力或者应变数据的缩减处理、对加载周期进行计数和计算疲劳寿命（三大步骤）。1.2.1应力循环波动曲线一个周期代表加载一次，耐久分析就是：计算失效时的加载总次数。1.2.2耐久分析的基本方法–数据缩减到峰/谷序列中红色圈的数据删除；只留峰/谷数据参与计算。2.1疲劳分析耐久分析流程-基于事件指派疲劳材料属性；创建并求解结构分析解算方案；创建耐久性求解过程；创建静态事件或者瞬态事件或随机事件；创建激励；对耐久性分析结果进行求解；对耐久性分析结果进行后处理；2.2疲劳分析耐久分析流程-基于函数加载或创建应力或应变历程的AFU函数；创建疲劳耐久性对象，定义疲劳寿命准则和用于计算损伤命令的循环应力-应变模型；计算应力或应变历程引起的耐久性损伤。2.3疲劳分析耐久分析流程-定义S-N曲线3.0实例-条件和分析要求简介本零件安全系数确定为：1.2材料选用库自带的AISI-STEEL-4340;约束和静力载荷如图所示；分析：在200N反复作用10万次下零件的疲劳耐久性能？3.0.1指派材料时查看其基本物理参数3.0.2指派材料时的注意事项-检查其耐久性参数采用库材料，一定要检查有无耐久性参数；否则需要自定义！详细的耐久性参数；后续的耐久性计算，后台计算时调用这些参数！S-N曲线在此！允许自定义！3.1静力学计算结果（操作步骤略）最大工作应力为900.75MPa，小于许用应力981.67MPa（该材料屈服强度除于安全系数）；从静力学角度看该零件设计是安全的；从疲劳耐久角度看，能否满足承受反复载荷作用的要求？3.2.1耐久性步骤1-新建耐久性解算过程3.2.2耐久性步骤2-新建静态事件3.2.3耐久性步骤3-设置强度参数3.2.3耐久性步骤3-疲劳设置默认轴搜索和解算选项参考设计手册，定义10万次重复载荷作用下，所产生的极限应力作为评价依据！3.2.4耐久性步骤4-新建激励3.2.5耐久性步骤5-求解、打开和查看结果4.0疲劳耐久评判依据4.1疲劳耐久分析结果评判-强度安全系数最小强度系数为1.377，说明该零件强度合格。4.2疲劳耐久分析结果评判-疲劳安全系数最小疲劳系数为0.835，说明：该零件在10万次交变应力作用下，会产生疲劳失效。最容易疲劳失效的区域在于图示的单元！