【正文】 0KN的靜載作用下依然正常工作，而可能在100萬次200KN的動(dòng)態(tài)載荷作用下發(fā)生破壞。疲勞破壞的主要因素如下：（1）載荷的循環(huán)次數(shù)。（2）每一個(gè)循環(huán)的應(yīng)力幅。（3）每一個(gè)循環(huán)的平均應(yīng)力。（4）存在局部應(yīng)力集中現(xiàn)象。疲勞計(jì)算在通用后處理器（POST1）中進(jìn)行，但必須是已經(jīng)完成了應(yīng)力計(jì)算。一般有5個(gè)主要步驟：（1）進(jìn)入后處理器（POST1），恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）建立位置、事件和載荷的數(shù)目，定義材料疲勞性質(zhì)，確定應(yīng)力位置和定義應(yīng)力集中系數(shù)。（3）存儲(chǔ)不同事件和不同載荷下所關(guān)心位置的應(yīng)力，并指定事件的重復(fù)次數(shù)和比例系數(shù)。（4）激活疲勞計(jì)算。（5）查看結(jié)果。 線性累積損傷理論疲勞分析采用彈塑性理論和Miner線性累積疲勞損傷準(zhǔn)則進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)。Miner準(zhǔn)則假設(shè)損傷的累積與應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)成線形關(guān)系,且當(dāng)損傷累積達(dá)到1時(shí)材料發(fā)生破壞,表示為 ()式中,是應(yīng)力幅值為Si的第i級(jí)等幅循環(huán)應(yīng)力下的損傷指標(biāo),為該級(jí)應(yīng)力水平對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù),為Si下的疲勞壽命。Miner準(zhǔn)則的表達(dá)式實(shí)際上隱含了以下假設(shè),即:1)在給定應(yīng)力水平下,每一次循環(huán)耗用的能量是相等的。2)累積損傷與以前的荷載歷程無關(guān)。3)加載順序不影響材料的疲勞壽命。從這些假設(shè)可以看出,Miner準(zhǔn)則簡(jiǎn)化了疲勞累積損傷的機(jī)理。盡管Miner準(zhǔn)則中的累積損傷度D=1是近似的,但是由于其形式簡(jiǎn)單而且偏于安全,所以Miner準(zhǔn)則目前在工程上仍然得到廣泛應(yīng)用。首先需要獲得材料的SN曲線,這里,由于沒有進(jìn)行相關(guān)筒體材料的疲勞壽命實(shí)驗(yàn),采用普通鋼材的SN曲線作為分析中的輸入數(shù)據(jù),如圖1所示。一般說來,同等應(yīng)力幅下套管材料的疲勞壽命要高于普通鋼材,這樣的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)偏于安全。圖51 疲勞分析計(jì)算GUI：Main Menu→general postproc→fatigue→property table→SN table,彈出[Fatigue SN Table]對(duì)話框，將構(gòu)建的材料的SN曲線輸入其中，分別輸入：“循環(huán)次數(shù)： N=200000，300000，1000000，1500000，2000000，3000000，4000000，5000000，6000000，7000000，8000000，9000000， 10000000”和“應(yīng)力值：S=310，300，276，273，272，270，268，266，265，264，263，262，260”，單擊“OK”。 GUI：Main Menu→General Postproc→List Results→Sorted Listing→Sort Nodes, 彈出一個(gè)[Sort Nodes] 對(duì)話框, 在“List sorted nodes for”后面的文本框中選擇”Results”, 在“Item,p Sort nodes based on”后面的文本框中選擇”Stressvon Mises SEQV”, 單擊“OK”。將出現(xiàn)應(yīng)力降序排列，第一個(gè)點(diǎn)即為要找的節(jié)點(diǎn)，記下它的節(jié)點(diǎn)號(hào)6300。GUI：Main Menu→General Postproc→Fatigue→Stress Location,彈出一個(gè)[Fatigue Stress Location] 對(duì)話框，在“Reference location”后面的輸入欄中輸入數(shù)字“1”，“Node to NLOC”后面的輸入欄輸入“6300”,單擊“OK”。GUI：Main Menu→General Postproc→Fatigue→Store Stresses→From rst File,彈出一個(gè)[Store Stresses at a Node,From Results File]的對(duì)話框，在“Node stre storage”后面輸入節(jié)點(diǎn)號(hào)“6300”，“Event number”后面輸入“1”，”loading number”后面輸入“1”，單擊“OK”。GUI：Main Menu→General Postproc→Fatigue→Store Stresses→Specified Val,彈出一個(gè)[Store Specified Stresses Values at Node]的對(duì)話框，在“Node stre storage”后面的輸入欄中輸入“6300”,單擊“OK”，“Loading number”后面輸入“2”，單擊“OK”，又彈出一個(gè)對(duì)話框，并在相應(yīng)的輸入欄中輸入“0，0，0，0，0，0”，單擊“OK”（之所以輸入6個(gè)0，是因?yàn)楣ぷ餮b置受力為對(duì)稱循環(huán)）。GUI：Main Menu→General Postproc→Fatigue→Assign Events,彈出一個(gè)[Assign Event Data]的對(duì)話框，在“Ref this event”后面的輸入欄中輸入事件“1”，“Number of cycles”后面輸入“150000”，“Scale factor for stresses”后面輸入“1”，“Title for this event”后面輸入“evel”,單擊“OK”。GUI：Main Menu→General Postproc→Fatigue→Calculate Fatig,彈出一個(gè)[Calculate Fatig]對(duì)話框，單擊“OK”又彈出一個(gè)如下圖所示的疲勞計(jì)算結(jié)果匯總信息窗口，其中列出了所指定節(jié)點(diǎn)位置的疲勞壽命使用系數(shù)，瀏覽完后，單擊“File→Close”。分析結(jié)果如下：圖 疲勞分析結(jié)果從以上分析可以得出以下結(jié)論:(1)疲勞壽命使用系數(shù)=1該筒體的設(shè)計(jì)能夠滿足疲勞壽命要求。(2)可以通過CAD/CAE仿真分析軟件快速判斷產(chǎn)品的受力、可靠性、疲勞壽命等情況。(3)此分析方法大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期,并可以對(duì)材料的選取、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)作出快速響應(yīng),可以用于其他類似的零部件設(shè)計(jì)中。6. 有限元?jiǎng)討B(tài)分析1） 建模及劃分網(wǎng)格，模態(tài)分析中的建模和定義實(shí)常數(shù)，和前邊的建模過程基本上相同，這里不在贅述。l 定義材料屬性依次單擊Preprocessor→Material Props→Material Model, 彈出Define Material Model Behavior對(duì)話框。在對(duì)話框右面的列表框中，依次雙擊Structural→Linear→Elastic→Isotropic,。㎏/ml 劃分網(wǎng)格：依次單擊Preprocessor→Meshing→Volumes→Free,彈出對(duì)話框，選擇Pick All。2） 施加約束及加載同靜力分析相同，這里不再贅述。3） 求解設(shè)置分析類型。依次單擊Solution→Analysis Type→New Analysis,選擇Modall 設(shè)置模態(tài)求解選項(xiàng)Solution→Analysis Type→Analysis Optitions在彈出的對(duì)話框中選擇求解方法“Subspace”，輸入模態(tài)抽取數(shù)4，輸入模態(tài)振形數(shù)4。單擊OK完成模態(tài)求解選項(xiàng)設(shè)置。l 求解 依次單擊Solution→Slove→Current LS，單擊OK按鈕求解。4) 查看結(jié)果l 查看自振頻率。依次單擊General Postproc→Results Summary。圖61 諧響應(yīng)分析諧響應(yīng)分析用于分析連續(xù)的周期性載荷在機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中產(chǎn)生的持續(xù)的周期響應(yīng)（諧響應(yīng)），以及確定線性結(jié)構(gòu)在承受隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的載荷時(shí)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)?！　≈C響應(yīng)分析可以采用3種方法求解，分別是Full法、Reduced法和模態(tài)疊加法，其中Full法最為常用。諧響應(yīng)分析過程主要包括建模、加載求解及觀察求解結(jié)果3個(gè)主要步驟。需要注意的是，和模態(tài)分析相同，諧響應(yīng)分析也屬于線性分析，任何非線性特性，即使被定義在分析過程中也將被忽略。在諧響應(yīng)分析中，材料的性質(zhì)可以是線性的、非線性的、恒定的或與溫度相關(guān)的。在諧響應(yīng)分析中必須指定材料的彈性模量和密度?！　≡谥C響應(yīng)分析中，根據(jù)上面模態(tài)分析所求出的結(jié)果，在主筒體上選取2129號(hào)節(jié)點(diǎn)施加500N的簡(jiǎn)諧載荷，施加載荷頻率為5～15赫茲，子步數(shù)為10步，即每步增加1赫茲，選擇Stepped加載方式。在該簡(jiǎn)諧載荷下我們最關(guān)心模型載荷施加處（2129號(hào)節(jié)點(diǎn)）在X方向的位移，即UX值。下面我們查看2129號(hào)節(jié)點(diǎn)的UX值隨頻率變化趨勢(shì)，如圖23所示。圖62 2129節(jié)點(diǎn)UX隨頻率變化曲線在圖62中應(yīng)該注意到在頻率分別6赫茲和11赫茲時(shí)位移UX出現(xiàn)峰值。結(jié)束語 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要結(jié)束了，回想此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的種種，不禁感慨萬千。通過此次設(shè)計(jì)，我明白了，要想學(xué)好一樣陌生的事物，一定要不怕困難，正所謂完事開頭難，只要把頭開好了，后面的東西也就迎刃而解。ANSYS也確實(shí)是一款非常實(shí)用的軟件，今后我會(huì)更加努力學(xué)習(xí)，更好的運(yùn)用ANSYS。參考文獻(xiàn)：[1] 張立新，徐長(zhǎng)航，陳江榮等．．機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 陳曉霞．．機(jī)械工業(yè)出版社[3] 張亞鷗，古志飛，宋勇． ．清華大學(xué)出版社[4] . 中國(guó)艦船研究,[5]鄭津洋．我國(guó)承壓設(shè)備學(xué)的研究現(xiàn)狀和優(yōu)先研究領(lǐng)域．石油機(jī)械，[6] 楊紅霞．ANSYS在鐵路機(jī)車仿真疲勞分析的應(yīng)用．CAD/CAM與制造業(yè)信息化，[7] 佘凱．復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬研究．中國(guó)艦船研究，[8] 余心宏,王會(huì)風(fēng),鄭艷麗．三通管復(fù)合脹形過程模擬[J]．航空精密制造技術(shù)，[9] 李樂，周杰，王夢(mèng)寒等．三通管內(nèi)高壓成形有限元模擬工藝分析[J]．塑性加工技術(shù)，2008,2 [10] 張康武,李正球,侯軍明．等徑三通管脹形時(shí)壁厚影響因素的研究[J]．重型機(jī)械，[11] 王亦凌，龔翠元，李建明．基于 ANSYS的球形壓力容器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠性分析[J]．化工裝備技術(shù),2007,4[12] 李世彪，李建平．基于 ANSYS的唐氏螺紋強(qiáng)度分析[J]．機(jī)械工程于自動(dòng)化，2008,4[13] 鄒國(guó)輝，宋德朝．基于ANSYS 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