搜索ANSYS WORKBENCH和DESIGNLIFE進行疲勞分析
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。如何對這些結構進行有效的疲勞分析,引起了很多產品設計工程師的關注。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)有限元技術以及疲勞分析技術。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行疲勞分析。
問題描述如下:
一根變截面軸,左邊軸段(藍色部分)固定,而在最右邊軸段上(紅色部分)施加一個1N的集中力(它導致彎曲變形)和一個1000Nmm的集中力偶(它導致扭轉變形),
對于這兩種載荷的時間歷程,使用力傳感器進行測定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了集中力隨時間的變化規(guī)律,橫坐標是時間,單位是秒,這里測試了94秒。而縱坐標是載荷的大小。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。而藍色曲線反應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)在要求對該軸進行疲勞分析。
使用WORKBENCH和DESIGNLIFE對之進行疲勞分析,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力,這相當于兩種工況,這樣可以得到ANSYS WORKBENCH的結構分析結果文件*.rst.第二步在DESIGNLIFE中進行,首先根據(jù)疲勞分析的五框圖,構造疲勞分析流程,然后分別設定各個框圖的屬性,即有限元結果文件,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行分析。
(1)使用designmodeler創(chuàng)建幾何模型。
(2)設置材料屬性。
(3)劃分網(wǎng)格。
(4)設置分析選項。
這里設置兩個載荷步,其目的只是分開彎曲和扭轉這兩種工況。
(5)設置固定邊界條件
(6)施加集中力和集中力偶。
第一個載荷步施加集中力,而第二個載荷步施加集中力偶。
(7)分析。
(8)得到兩種情況的米塞斯應力。
左邊的云圖取自第一個載荷步,它是彎曲產生的應力云圖。
右邊的云圖來自第二個載荷步,它是扭轉產生的應力云圖。
計算完畢后,保存結果,退出ANSYS WORKBENCH.
2. DESIGNLIFE中的疲勞分析。
(1)繪制疲勞分析流程圖。
打開designlife,創(chuàng)建分析流程圖如下。
該流程圖中,左邊時輸入(左上是有限元結果輸入,左下是載荷的時間歷程曲線輸入),中間是疲勞分析模塊(這里是應變壽命疲勞分析),右邊是輸出(右上是有限元分析結果顯示,右下是列表輸出危險點的情況)。
(2)關聯(lián)有限元分析結果文件
把可以用的數(shù)據(jù)中的有限元分析結果拖入到有限元輸入框,建立關聯(lián)。
(3)關聯(lián)載荷文件
把可以用的數(shù)據(jù)中的載荷時間歷程文件拖入到時間序列輸入框,建立關聯(lián)。
(4)進行材料映射
(5)進行載荷映射
把第一種載荷工況(彎曲工況)與第一個時間序列建立關聯(lián)。它表明了該集中力在按照此載荷時間歷程發(fā)生改變。
同理,把第二種載荷工況(彎曲工況)與第二個時間序列建立關聯(lián)。它表明了該集中力在按照此載荷時間歷程發(fā)生改變。
(6)設置分析選項
設置應力單位為pa。
(7)進行分析
(8)后處理。
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