ANSYS WORKBENCH和DESIGNLIFE進(jìn)行疲勞分析

2016-08-21 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

疲勞失效是機械零部件失效的主要形式。如何對這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的疲勞分析,引起了很多產(chǎn)品設(shè)計工程師的關(guān)注。對于一般零部件的疲勞分析,并沒有理論公式可以解決,幾乎都是依據(jù)有限元技術(shù)以及疲勞分析技術(shù)。因此聯(lián)合有限元分析軟件和疲勞分析軟件,對這些零部件進(jìn)行疲勞分析,是解決這類問題的有效途徑。

ANSYS WORKBENH是世界上著名的以多物理場分析為特色的有限元分析軟件,而DESIGNLIFE是NCODE公司的功能強大的疲勞分析軟件。本文以材料力學(xué)中中一根變截面軸的彎扭組合的疲勞分析為例,說明如何聯(lián)合這兩款軟件對之進(jìn)行疲勞分析。

問題描述如下:

一根變截面軸,左邊軸段(藍(lán)色部分)固定,而在最右邊軸段上(紅色部分)施加一個1N的集中力(它導(dǎo)致彎曲變形)和一個1000Nmm的集中力偶(它導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)變形),

對于這兩種載荷的時間歷程,使用力傳感器進(jìn)行測定94秒,得到如下圖所示的時間歷程曲線。

上圖中的紅色曲線圖反應(yīng)了集中力隨時間的變化規(guī)律,橫坐標(biāo)是時間,單位是秒,這里測試了94秒。而縱坐標(biāo)是載荷的大小。從圖中可以看出,最大的載荷是18KN左右,而且也可以看到,載荷的變化很不規(guī)則,并非理想的循環(huán)方式。而藍(lán)色曲線反應(yīng)的是集中力偶隨時間變化的規(guī)律,其幅值在-2717到2834之間改變。

該軸的材料已經(jīng)給定,是碳鋼SAE1045_390_QT.

現(xiàn)在要求對該軸進(jìn)行疲勞分析。

使用WORKBENCH和DESIGNLIFE對之進(jìn)行疲勞分析,分為兩步。第一步是在WORKBENCH中建立有限元模型,并分別施加集中力和集中力偶,通過計算,得到兩種情況的米塞斯應(yīng)力,這相當(dāng)于兩種工況,這樣可以得到ANSYS WORKBENCH的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果文件*.rst.第二步在DESIGNLIFE中進(jìn)行,首先根據(jù)疲勞分析的五框圖,構(gòu)造疲勞分析流程,然后分別設(shè)定各個框圖的屬性,即有限元結(jié)果文件,載荷文件,材料文件,疲勞分析選項,然后啟動分析,通過后處理以查看軸上各點的疲勞壽命。

1. WORKBENCH中建立有限元模型并進(jìn)行分析。

(1)使用designmodeler創(chuàng)建幾何模型。