WORKBENCH疲勞分析

1、1.1 疲勞概述結(jié)構(gòu)失效地一個(gè)常見原因是疲勞,其造成破壞與重復(fù)加載有關(guān).疲勞通常分為兩類：高周疲勞是當(dāng)載荷地循環(huán)(重復(fù))次數(shù)高(如1e4-le9)地情況下產(chǎn)生地.因此，應(yīng)力通常比材料地極限強(qiáng)度低，應(yīng)力疲勞(Stress-based)用于高周疲勞；低周疲勞是在循環(huán)次數(shù)相對(duì)較低時(shí)發(fā)生地.塑性變形常常伴隨低周疲勞,其闡明了短疲勞壽命一般認(rèn)為應(yīng)變疲勞(strain-based)應(yīng)該用于低周疲勞計(jì)算.在設(shè)計(jì)仿真中，疲勞模塊拓展程序(FatigueModuleadd-on)采用地是基于應(yīng)力疲勞(stress-based)理論，它適用于高周疲勞.接下來,我們將對(duì)基于應(yīng)力疲勞理論地處理方法進(jìn)行討論.1.2 恒

2、定振幅載荷在前面曾提到，疲勞是由于重復(fù)加載引起：當(dāng)最大和最小地應(yīng)力水平恒定時(shí)，稱為恒定振幅載荷，我們將針對(duì)這種最簡單地形式，首先進(jìn)行討論.否則，則稱為變化振幅或非恒定振幅載荷.1.3 成比例載荷載荷可以是比例載荷，也可以非比例載荷：比例載荷，是指主應(yīng)力地比例是恒定地，并且主應(yīng)力地削減不隨時(shí)間變化，這實(shí)質(zhì)意味著由于載荷地增加或反作用地造成地響應(yīng)很容易得到計(jì)算.相反，非比例載荷沒有隱含各應(yīng)力之間相互地關(guān)系，典型情況包括：CT/b二constant在1兩個(gè)2不同載荷工況間地交替變化；交變載荷疊加在靜載荷上；非線性邊界條件.1.4 應(yīng)力定義考慮在最大最小應(yīng)力值o和o作用下地比例載荷恒定振幅地情況：應(yīng)力

3、范圍定義為(oml-o)max平均應(yīng)力o定義為(o+0)/2應(yīng)力幅或交變應(yīng)力oa”是Zo/2應(yīng)力比R是o/o當(dāng)施加地是大小相等且方向相反地載荷時(shí)，發(fā)生地是對(duì)稱循環(huán)載荷.這就是om=0，R=-1地情況."當(dāng)施加載荷后又撤除該載荷，將發(fā)生脈動(dòng)循環(huán)載荷這就是o=o/2,R=0地情況.mmax1.5 應(yīng)力-壽命曲線載荷與疲勞失效地關(guān)系，采用地是應(yīng)力-壽命曲線或S-N曲線來表示：(1)若某一部件在承受循環(huán)載荷，經(jīng)過一定地循環(huán)次數(shù)后，該部件裂紋或破壞將會(huì)發(fā)展，而且有可能導(dǎo)致失效；(2) 如果同個(gè)部件作用在更高地載荷下，導(dǎo)致失效地載荷循環(huán)次數(shù)將減少；(3) 應(yīng)力-壽命曲線或S-N曲線，展示出應(yīng)力幅

4、與失效循環(huán)次數(shù)地關(guān)系.S-N曲線是通過對(duì)試件做疲勞測試得到地彎曲或軸向測試反映地是單軸地應(yīng)力狀態(tài)，影響S-N曲線地因素很多，其中地一些需要地注意,如下：材料地延展性,材料地加工工藝,幾何形狀信息,包括表面光滑度殘余應(yīng)力以及存在地應(yīng)力集中,載荷環(huán)境,包括平均應(yīng)力溫度和化學(xué)環(huán)境,例如,壓縮平均應(yīng)力比零平均應(yīng)力地疲勞壽命長,相反,拉伸平均應(yīng)力比零平均應(yīng)力地疲勞壽命短,對(duì)壓縮和拉伸平均應(yīng)力,平均應(yīng)力將分別提高和降低S-N曲線.因此,記住以下幾點(diǎn)：一個(gè)部件通常經(jīng)受多軸應(yīng)力狀態(tài).如果疲勞數(shù)據(jù)（S-N曲線）是從反映單軸應(yīng)力狀態(tài)地測試中得到地,那么在計(jì)算壽命時(shí)就要注意：（1）設(shè)計(jì)仿真為用戶提供了如何把結(jié)果和S

5、-N曲線相關(guān)聯(lián)地選擇,包括多軸應(yīng)力地選擇；（2）雙軸應(yīng)力結(jié)果有助于計(jì)算在給定位置地情況.平均應(yīng)力影響疲勞壽命,并且變換在S-N曲線地上方位置與下方位置（反映出在給定應(yīng)力幅下地壽命長短）：（1）對(duì)于不同地平均應(yīng)力或應(yīng)力比值,設(shè)計(jì)仿真允許輸入多重S-N曲線（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）；（2）如果沒有太多地多重S-N曲線（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）,那么設(shè)計(jì)仿真也允許采用多種不同地平均應(yīng)力修正理論.早先曾提到影響疲勞壽命地其他因素,也可以在設(shè)計(jì)仿真中可以用一個(gè)修正因子來解釋.1.6 總結(jié)疲勞模塊允許用戶采用基于應(yīng)力理論地處理方法,來解決高周疲勞問題.以下情況可以用疲勞模塊來處理：恒定振幅,比例載荷（參考第二章）；變化振幅,比例載荷

6、（參考第三章）；恒定振幅,非比例載荷（參考第四章）.需要輸入地?cái)?shù)據(jù)是材料地S-N曲線：S-N曲線是疲勞實(shí)驗(yàn)中獲得,而且可能本質(zhì)上是單軸地,但在實(shí)際地分析中,部件可能處于多軸應(yīng)力狀態(tài).S-N曲線地繪制取決于許多因素，包括平均應(yīng)力，在不同平均應(yīng)力值作用下地S-N曲線地應(yīng)力值可以直接輸入，或可以執(zhí)行通過平均應(yīng)力修正理論實(shí)現(xiàn).2.1 基本情況進(jìn)行疲勞分析是基于線性靜力分析，所以不必對(duì)所有地步驟進(jìn)行詳盡地闡述.疲勞分析是在線性靜力分析之后，通過設(shè)計(jì)仿真自動(dòng)執(zhí)行地.對(duì)疲勞工具地添加，無論在求解之前還是之后，都沒有關(guān)系，因?yàn)槠谟?jì)算不并依賴應(yīng)力分析計(jì)算.盡管疲勞與循環(huán)或重復(fù)載荷有關(guān)，但使用地結(jié)果卻基于線性靜

7、力分析，而不是諧分析.盡管在模型中也可能存在非線性，處理時(shí)就要謹(jǐn)慎了，因?yàn)槠诜治鍪羌僭O(shè)線性行為地.在本章中，將涵蓋關(guān)于恒定振幅比例載荷地情況.而變化振幅比例載荷地情況和恒定振幅非比例載荷地情況，將分別在以后地第三和四章中逐一討論.2.1.1 疲勞程序下面是疲勞分析地步驟，用斜體字體所描述地步驟，對(duì)于包含疲勞工具地應(yīng)力分析是很特殊地：模型指定材料特性包括S-N曲線；定義接觸區(qū)域（若采用地話）；定義網(wǎng)格控制（可選地）；包括載荷和支撐；(設(shè)定)需要地結(jié)果包括Fatiguetool求解模型；查看結(jié)果.在幾何方面,疲勞計(jì)算只支持體和面,線模型目前還不能輸出應(yīng)力結(jié)果,所以疲勞計(jì)算對(duì)于線是忽略地,線仍然可

8、以包括在模型中以給結(jié)構(gòu)提供剛性,但在疲勞分析并不計(jì)算線模型.2.1.2 材料特性由于有線性靜力分析,所以需要用到楊氏模量和泊松比：如果有慣性載荷,則需要輸入質(zhì)量密度；如果有熱載荷,則需要輸入熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率；如果使用應(yīng)力工具結(jié)果(StressToolresult),那么就需要輸入應(yīng)力極限數(shù)據(jù),而且這個(gè)數(shù)據(jù)也是用于平均應(yīng)力修正理論疲勞分析.疲勞模塊也需要使用到在工程數(shù)據(jù)分支下地材料特性當(dāng)中S-N曲線數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)類型在“疲勞特性"(“FatigueProperties”)下會(huì)說明;S-N曲線數(shù)據(jù)是在材料特性分支條下地“交變應(yīng)力與循環(huán)"(“AlternatingStressvs

9、.Cycles")選項(xiàng)中輸入地.如果S-N曲線材料數(shù)據(jù)可用于不同地平均應(yīng)力或應(yīng)力比下地情況，那么多重S-N曲線也可以輸入到程序中.2.1.3 疲勞材料特性添加和修改疲勞材料特性:17/17在材料特性地工作列表中，可以定義下列類型和輸入地S-N曲線,插入地圖表可以是線性地(“Linear")半對(duì)數(shù)地(“Semi-Log"即linearforstress,logforcycles)或雙對(duì)數(shù)曲線(“Log-Log").lire;記得曾提到地,S-N曲線取決于平均應(yīng)力.如果S-N曲線在不同地平均應(yīng)力下都可適用地,那么也可以輸入多重S-N曲線，每個(gè)S-N曲線可以在

10、不同平均應(yīng)力下直接輸入，每個(gè)S-N曲線也可以在不同應(yīng)力比下輸入.可以通過在“MeanValue”上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵添加新地平均值來輸入多條S-N曲線.2.1.4 疲勞特征曲線材料特性信息可以保存XML文件或從XML文件提取,保存材料數(shù)據(jù)文件，在material條上按右鍵，然后用“Export”保存成XML外部文件，疲勞材料特性將自動(dòng)寫到XML文件中，就像其他材料數(shù)據(jù)一樣.一些例舉地材料特性在如下安裝路徑下可以找到：C:ProgramFilesAnsysIncv80AISOLCommonFilesLanguageen-usEngineeringDataMaterials,“Aluminum"

11、;和“StrueturalSteel”地XML文件，包含有范例疲勞數(shù)據(jù)可以作為參考，疲勞數(shù)據(jù)隨著材料和測試方法地不同而有所變化，所以很重要一點(diǎn)就是，用戶要選用能代表自己部件疲勞性能地?cái)?shù)據(jù)2.1.5 接觸區(qū)域接觸區(qū)域可以包括在疲勞分析中，注意，對(duì)于在恒定振幅成比例載荷情況下處理疲勞時(shí)，只能包含綁定(Bonded)和不分離(No-Separation)地線性接觸，盡管無摩擦有摩擦和粗糙地非線性接觸也能夠包括在內(nèi)，但可能不再滿足成比例載荷地要求.例如，改變載荷地方向或大小，如果發(fā)生分離，則可能導(dǎo)致主應(yīng)力軸向發(fā)生改變；如果有非線性接觸發(fā)生，那么用戶必須小心使用，并且仔細(xì)判斷；對(duì)于非線性接觸，若是在恒定

12、振幅地情況下，則可以采用非比例載荷地方法代替計(jì)算疲勞壽命.2.1.6 載荷與支撐能產(chǎn)生成比例載荷地任何載荷和支撐都可能使用，但有些類型地載荷和支撐不造成比例載荷：螺栓載荷對(duì)壓縮圓柱表面?zhèn)仁┘泳剂?，相反，圓柱地相反一側(cè)地載荷將改變；預(yù)緊螺栓載荷首先施加預(yù)緊載荷，然后是外載荷，所以這種載荷是分為兩個(gè)載荷步作用地過程；壓縮支撐(CompressionOnlySupport)僅阻止壓縮法線正方向地移動(dòng)，但也不會(huì)限制反方向地移動(dòng)，像這些類型地載荷最好不要用于恒定振幅和比例載荷地疲勞計(jì)算.2.1.7 (設(shè)定)需要地結(jié)果對(duì)于應(yīng)力分析地任何類型結(jié)果，都可能需要用到：應(yīng)力應(yīng)變和變形-接觸結(jié)果(如果版本支持)；

13、應(yīng)力工具(StressTool).另外，進(jìn)行疲勞計(jì)算時(shí),需要插入疲勞工具條(FatigueTool):在Solution子采單下，從相關(guān)地工具條上添加“Tools>FatigueTool",FatigueTool地明細(xì)窗中將控制疲勞計(jì)算地求解選項(xiàng)；疲勞工具條（FatigueTool）將出現(xiàn)在相應(yīng)地位置中,并且也可添加相應(yīng)地疲勞云圖或結(jié)果曲線,這些是在分析中會(huì)被用到地疲勞結(jié)果,如壽命和破壞.2.1.8 需要地結(jié)果在疲勞計(jì)算被詳細(xì)地定義以后，疲勞結(jié)果可下在FatigueTool下指定；等值線結(jié)果（Contour）包括Lifes（壽命），Damage（損傷），SafetyFactor

14、（安全系數(shù)），Biaxialitylndication（雙軸扌旨示），以及EquivalentAlternatingStress（等效交變應(yīng)力）；曲線圖結(jié)果（graphresults）僅包含對(duì)于恒定振幅分析地疲勞敏感性（fatiguesensitivity）；這些結(jié)果地詳細(xì)分析將只做簡短討論.2.2 FatigueTool2.2.1載荷類型當(dāng)FatigueTool在求解子菜單下插入以后,就可以在細(xì)節(jié)欄中輸入疲勞說明：載荷類型可以在“Zero-Based"“FullyReversed"和給定地“Ratio"之間定義；也可以輸入一個(gè)比例因子，來按比例縮放所有地應(yīng)力結(jié)果

15、.2.2.2 平均應(yīng)力影響在前面曾提及，平均應(yīng)力會(huì)影響S-N曲線地結(jié)果.而“AnalysisType"說明了程序?qū)ζ骄鶓?yīng)力地處理方法：“SN-None”：忽略平均應(yīng)力地影響“SN-MeanStressCurves":使用多重S-N曲線（如果定義地話）“SN-Goodman,"“SN-Soderberg,"和“SN-Gerber":可以使用平均應(yīng)力修正理論.如果有可用地試驗(yàn)數(shù)據(jù)，那么建議使用多重S-N曲線（SN-MeanStressCurves）；但是，如果多重S-N曲線是不可用地,那么可以從三個(gè)平均應(yīng)力修正理論中選擇，這里地方法在于將定義地單S

16、-N曲線“轉(zhuǎn)化”到考慮平均應(yīng)力地影響：1. 對(duì)于給定地疲勞循環(huán)次數(shù)，隨著平均應(yīng)力地增加，應(yīng)力幅將有所降低；2. 隨著應(yīng)力幅趨近零，平均應(yīng)力將趨近于極限（屈服）強(qiáng)度；3. 盡管平均壓縮應(yīng)力通常能夠提供很多地好處，但保守地講，也存在著許多不利地因素（scaling=l二constant）.Goodman理論適用于低韌性材料，對(duì)壓縮平均應(yīng)力沒能做修正,Soderberg理論比Goodman理論更保守，并且在有些情況下可用于脆性材料,Gerber理論能夠?qū)g性材料地拉伸平均應(yīng)力提供很好地?cái)M合,但它不能正確地預(yù)測出壓縮平均應(yīng)力地有害影響，如下圖所示.一Ga古inE-dvtsirQftrtmE'C

17、artivrq&M：fv=wEH-MonaG«Efruri-伽鄆缺省地平均應(yīng)力修正理論可以從“Tools>ControlPanel：Fatigue>AnalysisType"中進(jìn)行設(shè)置-如果存在多重S-N曲線，但用戶想要使用平均應(yīng)力修正理論，那么將會(huì)用到在am=0或R=-1地S-N曲線.盡管如此,這種做法并不推薦.2.2.3 強(qiáng)度因子除了平均應(yīng)力地影響外，還有其它一些影響S-N曲線地因素，這些其它影響因素可以集中體現(xiàn)在疲勞強(qiáng)度（降低）因子Kf中,其值可以在FatigueTool地細(xì)節(jié)欄中輸入，這個(gè)值應(yīng)小于1，以便說明實(shí)際部件和試件地差異，所計(jì)算地交變應(yīng)力

18、將被這個(gè)修正因子Kf分開，而平均應(yīng)力卻保持不變.2.2.4 應(yīng)力分析在第一章中，注意到疲勞試驗(yàn)通常測定地是單軸應(yīng)力狀態(tài)，必須把單軸應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)換到一個(gè)標(biāo)量值，以決定某一應(yīng)力幅下（S-N曲線）地疲勞循環(huán)次數(shù).FatigueTool細(xì)節(jié)欄中地應(yīng)力分量（“StressComponent"）允許用戶定義應(yīng)力結(jié)果如何與疲勞曲線S-N進(jìn)行比較.6個(gè)應(yīng)力分量地任何一個(gè)或最大剪切應(yīng)力最大主應(yīng)力或等效應(yīng)力也都可能被使用到.所定義地等效應(yīng)力標(biāo)示地是最大絕對(duì)主應(yīng)力，以便說明壓縮平均應(yīng)力.2.3求解疲勞分析疲勞計(jì)算將在應(yīng)力分析實(shí)施完以后自動(dòng)地進(jìn)行，與應(yīng)力分析計(jì)算相比，恒定振幅情況地疲勞計(jì)算通常會(huì)快得多.如果一

19、個(gè)應(yīng)力分析已經(jīng)完成，那么僅選擇Solution或FatigueTool分支并點(diǎn)擊Solve,便可開始疲勞計(jì)算.在求解菜單中（solutionbranch）地工作表將沒有輸出顯示，疲勞計(jì)算在Workbench中進(jìn)行,ANSYS地求解器不會(huì)執(zhí)行分析中地疲勞部分，疲勞模塊沒有使用ANSYS/POST1地疲勞命令（FSxxxx,FTxxxx）.2.4查看疲勞結(jié)果對(duì)于恒定振幅和比例載荷情況，有幾種類型地疲勞結(jié)果供選擇：Life（壽命）：等值線顯示由于疲勞作用直到失效地循環(huán)次數(shù)，如果交變應(yīng)力比S-N曲線中定義地最低交變應(yīng)力低,則使用該壽命（循環(huán)次數(shù)）（在本例中,S-N曲線失效地最大循環(huán)次數(shù)是1e6,于是那

20、就是最大壽命.Damage（損傷）：設(shè)計(jì)壽命與可用壽命地比值，設(shè)計(jì)壽命在細(xì)節(jié)欄（Detailsview）中定義，設(shè)計(jì)壽命地缺省值可通過下面進(jìn)行定義“Tools>ControlPanel:Fatigue>DesignLife.SafetyFactor(安全系數(shù))：安全系數(shù)等值線是關(guān)于一個(gè)在給定設(shè)計(jì)壽命下地失效,設(shè)計(jì)壽命值在細(xì)節(jié)欄(Detailsview)輸入，給定最大安全系數(shù)SF值是15.Biaxialitylndication：應(yīng)力雙軸等值線有助于確定局部地應(yīng)力狀態(tài)，雙軸指示(Biaxialityindication)是較小與較大主應(yīng)力地比值(對(duì)于主應(yīng)力接近0地被忽略)因此，單軸應(yīng)

21、力局部區(qū)域?yàn)锽值為0,純剪切地為-1,雙軸地為1.等效交變應(yīng)力(EquivalentAlternatingStress):等值線在模型上繪出了部件地等效交變應(yīng)力,它是基于所選擇應(yīng)力類型,在考慮了載荷類型和平均應(yīng)力影響后，用于詢問(query)S-N曲線地應(yīng)力.疲勞敏感性(FatigueSensitivity)：一個(gè)疲勞敏感曲線圖顯示出部件地壽命損傷或安全系數(shù)在臨界區(qū)域隨載荷地變化而變化，能夠輸入載荷變化地極限(包括負(fù)比率)，曲線圖地缺省選項(xiàng)，“Toolsmenu>OptionsSimulation：Fatigue>Sensitivity”.任何疲勞選項(xiàng)地范圍可以是選定地部件（par

22、ts）和/或部件地表面，收斂性可用于等值線結(jié)果.收斂和警告對(duì)疲勞敏感性圖是無效地,因?yàn)檫@些圖提供關(guān)于載荷地敏感性（例如，沒有為了收斂目地而指定地標(biāo)量選項(xiàng)）.疲勞工具也可以與求解組合一起使用，在求解組合中，多重環(huán)境可能被組合.疲勞計(jì)算將基于不同環(huán)境地線性組合地結(jié)果.2.5 總結(jié)匚TfWnmwifchkrsh-Iu*d4riid!riwd-1F«4|a建立一個(gè)應(yīng)力分析（線性，比例載荷）b定義疲勞材料特性，包括S-N曲線c定義載荷類型和平均應(yīng)力影響地處理d求解和后處理疲勞結(jié)果Solveandpostprocessfatigueresults在前面一章中,考察了恒定振幅和比例載荷地情況,并涉

23、及到最大和最小振幅在保持恒定地情況下地循環(huán)或重復(fù)載荷.在本章將針對(duì)不定振幅比例載荷情況,盡管載荷仍是成比例地,但應(yīng)力幅和平均應(yīng)力卻是隨時(shí)間變化地.3.1不規(guī)律載荷地歷程和循環(huán)（HistoryandCycles）對(duì)于不規(guī)律載荷歷程,需要進(jìn)行特殊處理：計(jì)算不規(guī)律載荷歷程地循環(huán)所使用地是“雨流”rainflow循環(huán)計(jì)算，“雨流"循環(huán)計(jì)算（Rainflowcyclecounting）是用于把不規(guī)律應(yīng)力歷程轉(zhuǎn)化為用于疲勞計(jì)算地循環(huán)地一種技術(shù)（如右面例子）,先計(jì)算不同地“平均”應(yīng)力和應(yīng)力幅（“range”）地循環(huán)，然后使用這組“雨流”循環(huán)完成疲勞計(jì)算.損傷累加是通過Palmgren-Miner法

24、則完成地,Palmgren-Miner法則地基本思想是：在一個(gè)給定地平均應(yīng)力和應(yīng)力幅下，每次循環(huán)用到有效壽命占總和地百分之幾.對(duì)于在一個(gè)給定應(yīng)力幅下地循環(huán)次數(shù)Ni,隨著循環(huán)次數(shù)達(dá)到失效次數(shù)Nfi時(shí)，壽命用盡，達(dá)到失效.“雨流”循環(huán)計(jì)算和Palmgren-Miner損傷累加都用于不定振幅情況.因此,任何任意載荷歷程都可以切分成一個(gè)不同地平均值和范圍值地循環(huán)陣列（“多個(gè)豎條”）,右圖是“雨流”陣列,指出了在每個(gè)平均值和范圍值下所計(jì)算地循環(huán)次數(shù),較高值表示這些循環(huán)地將出現(xiàn)在載荷歷程中.在一個(gè)疲勞分析完成以后,每個(gè)“豎條”（即“循環(huán)”）造成地?fù)p傷量將被繪出，對(duì)于“雨流”陣列中地每個(gè)“豎條”（bin）,

25、顯示地是對(duì)應(yīng)地所用掉地壽命量地百分比.在這個(gè)例子中,即使大多數(shù)循環(huán)發(fā)生在低范圍/平均值,但高范圍（range）循環(huán)仍會(huì)造成主要地?fù)p傷.依據(jù)PerMiner法則，如果損傷累加到1（100%）,那么將發(fā)生失效.3.2 不定振幅程序F1.cii加股S-b5MM*a建立引領(lǐng)分析（線性,比載荷）b定義疲勞材料特性（包括S-N曲線）a定義載荷歷程數(shù)據(jù),并以及平均應(yīng)力地影響地處理b為“雨流”循環(huán)次數(shù)地計(jì)算定義bins地?cái)?shù)量e求解并查看疲勞結(jié)果（例如,損傷matrix,損傷等值線圖,壽命等值線等）對(duì)于建立基于不定振幅比例載荷情況下疲勞分析地過程,與前面講過地第二章中介紹非常相似,但有兩個(gè)例外：載荷類型地定義不

26、同,查看地疲勞結(jié)果中包括變化地“雨流”和損傷陣列.3.3.定義3.3.1 定義載荷類型在FatigueTool地Details欄中，載荷類型“Type"指地是歷程數(shù)據(jù)“HistoryData",既而，在“HistoryDataLocation"下定義一個(gè)外部文件.這個(gè)文本文件將會(huì)包含一組循環(huán)(或周期)地載荷歷程點(diǎn)，由于歷程數(shù)據(jù)文本文件地?cái)?shù)值表示地是載荷地倍數(shù)，所以比例因子“ScaleFactor"也能夠用于放大載荷.3.3.2 定義無限壽命恒定振幅載荷中，如果應(yīng)力低于S-N曲線中最低限，曾提過地最后定義地循環(huán)次數(shù)將被使用.但在不定振幅載荷下，載荷歷程將被

27、劃分成各種平均應(yīng)力和應(yīng)力幅地“豎條”(“bins”).由于損傷是累積起來地，這些小應(yīng)力可能造成相當(dāng)大地影響，即當(dāng)循環(huán)次數(shù)很高時(shí)因此，如果應(yīng)力幅比S-N曲線地最低點(diǎn)低“無限壽命”值可以在FatigueTool地Details欄中輸入，以定義所采用循環(huán)次數(shù)地值.損傷地定義是循環(huán)次數(shù)與失效時(shí)次數(shù)地比值，因此對(duì)于沒有達(dá)到S-N曲線上地失效循次數(shù)地小應(yīng)力，“無限壽命”就提供這個(gè)值.通過對(duì)“無限壽命”設(shè)置較大值，小應(yīng)力幅循環(huán)(“Range”)地影響造成地?fù)p傷將很小，因?yàn)閾p傷比率較小(damageratio).3.3.3 定義binsize“豎條尺寸”(“BinSize")也可以在FatigueT

28、ool地Details欄中定義,rainflow陣列尺寸是bin_sizexbin_size.Binsize越大，排列地陣列就越大，于是平均(mean)和范圍(range)可以考慮地更精確，否則將把更多地循環(huán)次數(shù)放在在給定地豎條中(看下圖)，但是對(duì)于疲勞分析，豎條地尺寸越大，所需要地內(nèi)存和CPU成本會(huì)越高.3.3.4 定義豎條尺寸另一方面請(qǐng)注意，我們可以看到單根鋸齒或正弦曲線地載荷歷程數(shù)據(jù)將產(chǎn)生與第二章中所講地恒定振幅相似地結(jié)果.注意，這樣地一個(gè)載荷歷程將產(chǎn)生一個(gè)與恒定振幅情況下同樣地平均應(yīng)力和應(yīng)力幅地計(jì)算.這個(gè)結(jié)果可能與恒定振幅情況有輕微差異取決于豎條地尺寸，因?yàn)閞ange地均分方式可能與確

29、切值不一致，所以，如果應(yīng)用地話，推薦使用恒定振幅法.前面地討論非常清楚地指出“bins”地?cái)?shù)目影響求解精度這是因?yàn)榻换ズ推骄鶓?yīng)力在計(jì)算部分損傷前先被輸入到“bins”中.這就是“QuickCounting”技術(shù).默認(rèn)方法（因?yàn)槠湫矢撸癚uickRainflowCounting”可以在“Detailsview”中關(guān)閉，在這種情況下,部分損傷發(fā)現(xiàn)前數(shù)據(jù)不會(huì)被輸入到“bins”,因此“bins”地?cái)?shù)目不會(huì)影響結(jié)果.雖然這種方法很準(zhǔn)確,但它會(huì)耗費(fèi)更多地內(nèi)存和計(jì)算時(shí)間.3.4查看疲勞結(jié)果定義了需要地結(jié)果以后,不定振幅情況就可以采用恒定振幅情況相似地方式,與應(yīng)力分析一起或在應(yīng)力分析以后進(jìn)行求解.由于求

30、解地時(shí)間取決于載荷歷程和豎條尺寸,所在進(jìn)行地求解可能要比恒定振幅情況地時(shí)間長,但它仍比常規(guī)FEM地求解快.結(jié)果與恒定振幅情況相似：代替疲勞循環(huán)次數(shù),壽命結(jié)果報(bào)告了直到失效地載荷塊'地?cái)?shù)量.舉個(gè)例子,如果載荷歷程數(shù)據(jù)描述了一個(gè)給定地時(shí)間塊'（假設(shè)是一周地時(shí)間）,以及指定地最小壽命是50,那么該部件地壽命就是50塊'或50周.損傷和安全系數(shù)（DamageandSafetyFactor）基于在Details欄中輸入地設(shè)計(jì)壽命（DesignLife）,但仍然是以'塊'形式出現(xiàn),而不是循環(huán).Biaxialitylndication（雙軸指示）與恒定振幅情況一樣，對(duì)

31、于不定振幅載荷均可用.對(duì)于不定振幅情況,EquivalentAlternatingStress（等效交變應(yīng)力），不能作為結(jié)果輸出.這是因?yàn)閱蝹€(gè)值不能用于決定失效地循環(huán)次數(shù),因而采用基于載荷歷程地多個(gè)值.FatigueSensitivity（疲勞敏感性）對(duì)于壽命'塊'也是可用地.在不定振幅情況中也有一些自身獨(dú)特地結(jié)果：Rainflow陣列,雖然不是真實(shí)地結(jié)果,對(duì)于輸出是有效地,在前面已經(jīng)討論了,它提供了如何把交變和平均應(yīng)力從載荷歷程劃分成豎條地信息.損傷陣列顯示地是指定地實(shí)體(scopedentities)地評(píng)定位置地?fù)p傷.它反映了所生成地每個(gè)豎條損傷地大小.注意,結(jié)果是在指定地

32、部件或表面地臨界位置上地結(jié)果.在第二章中,討論了恒定振幅和比例載荷情況,本節(jié)將針對(duì)恒定振幅非比例載荷情況進(jìn)行介紹.其基本思想是用兩個(gè)加載環(huán)境代替單一加載環(huán)境,進(jìn)行疲勞計(jì)算,不采用應(yīng)力比,而是采用兩個(gè)載荷環(huán)境地應(yīng)力值來決定最大最小值.由于同一組應(yīng)力結(jié)果不并不成比例,這就是為什么這種方法稱為非比例(non-proportional)地原因,但是兩組結(jié)果都會(huì)使用到,由于需要兩個(gè)解,所以可以采用求解組合來實(shí)現(xiàn).對(duì)于恒定振幅,非比例情況地處理過程與恒定振幅比例載荷地求解基本相同,除了下面所提出地以外:1. 建立兩個(gè)帶不同載荷條件地環(huán)境(twoEnvironment)分支條.2. 增加一個(gè)求解組合分支條(SolutionCombinationbranch),并定義兩個(gè)環(huán)境.3為求解組合(solutioncombination)添加FatigueTool(和其他結(jié)果)，并將載荷類型定義“非比例"(Non