ANSYS nCode DesignLife：疲劳耐久性分析应用案例集

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本书结合大量工程实例，介绍如何使用ANSYS nCode DesignLife在有限元分析结果的基础上进行疲劳分析。算例1、2、3、10和11中，通过ANSYS Workbench平台启动nCode DesignLife，介绍基于ANSYS有限元分析的疲劳分析，凸显软件与ANSYS Workbench融为一体，数据无缝传递，分析设置简单等优点。算例4-9和算例12-26中，单独启动nCode DesignLife，使用独立nCode DesignLife完成，凸显nCode DesignLife具有极强的兼容性，可以基于多种有限元分析软件的结果，进行疲劳耐久性分析。同时，ANSYS nCode DesignLife软件功能非常完备，支持焊接疲劳、热――机械疲劳、复合材料疲劳、振动疲劳、蠕变疲劳和多轴疲劳等分析类型，允许用户对多种实际工程问题进行分析；同时具有虚拟应变片、热点区域判断、分析区域过滤、批处理和二次开发等功能，允许用户方便、快捷的进行分析设置，以最快的速度完成分析。

作者简介

从事有限元方法的研究与工程应用实践，特长是结构动力学、复合材料和疲劳；能够做到理论与实践相结合，完成仿真的同时，对理论及算法有深入的了解，具有完成相应的实验验证工作的经验；目前作为ANSYS有限元软件结构应用工程师，负责解决客户在软件使用过程中遇到的各种问题，分析和解决各种问题的经验丰富，对软件功能和软件在工程实际中的应用有深刻的理解。

目录

目 录 第1章 简介 1 1．1 单独启动DesignLife 1 1．2 开始算例 2 1．3 自动载入文件 2 1．4 手动载入文件 2 第2章 对受弯曲和扭转的轴进行疲劳分析【Workbench】 4 2．1 输入文件 4 2．2 在Workbench中运行Mechanical 4 2．3 添加DesignLife应变疲劳分析系统 8 2．4 映射载荷历程文件 11 2．5 使用图形显示模块 11 2．6 将仿真结果映射至时间序列 12 2．7 完成分析 13 第3章 对基础激励加速度载荷的疲劳分析【Workbench】 15 3．1 输入文件 15 3．2 在Workbench中运行Mechanical 15 3．3 添加振动疲劳分析系统 19 3．4 定义输入和分析 20 3．5 完成分析 24 第4章 在DesignLife中使用Design Exploration【Workbench】 26 4．1 输入文件 26 4．2 完成Design Exploration分析设置 26 4．3 查看结果 33 第5章 DesignLife简介：简单的应力寿命疲劳分析 34 5．1 输入文件 35 5．2 设计方案概述 35 5．3 五步法 35 5．4 建立分析流程 36 5．5 控制FE Display模块 40 5．6 添加Hot Spot Detection模块 44 第6章 DesignLife简介：简单的应变寿命疲劳分析 46 6．1 输入文件 47 6．2 输入模块 47 6．3 向流程中导入有限元模型和载荷历程 47 6．4 EN模块 48 6．5 添加材料，设置其疲劳属性 48 6．6 定义载荷 50 6．7 其他功能 53 第7章 点焊结构疲劳分析 54 7．1 输入文件 54 7．2 创建分析流程 54 7．3 设置分析流程 55 7．4 运行分析流程 57 第8章 多轴安全系数分析：Dang Van准则 61 8．1 输入文件 61 8．2 设计方案概述 62 8．3 有限元模型和载荷历程文件 62 8．4 创建分析流程 63 8．5 评估金属材料的Dang Van参数 69 8．6 Dang Van预测与实验数据的对比 70 第9章 负载循环分析 73 9．1 输入文件 73 9．2 设计方案概述 73 9．3 创建Duty Cycle 74 9．4 启动DesignLife，设置Duty Cycle分析 76 9．5 完成分析 77 9．6 运行CAE Duty Cycle分析 77 9．7 选择关键位置 78 9．8 Duty Cycle属性 79 9．9 CAE Fatigue模块输出端口 80 9．10 Duty Cycle属性：EventProcessing 80 9．11 创建载荷历程的其他方法 82 第10章 使用Advanced Edit配置CAE模块 83 10．1 输入文件 83 10．2 创建配置文件 83 10．3 配置FE Results 84 10．4 配置Load Provider 86 10．5 添加Materials Database 87 10．6 配置Analysis Runs 88 10．7 添加Post Processors 90 10．8 添加第二次分析 91 10．9 保存配置 94 10．10 运行分析 94 第11章 在ANSYS DesignLife中使用Named Selections【Workbench】 97 11．1 输入文件 97 11．2 在Workbench中运行Mechanical 97 11．3 添加DesignLife系统 100 第12章 等温热疲劳分析【Wowkbench】 104 12．1 输入文件 104 12．2 在WB中运行Mechanical 104 12．3 添加DesignLife分析系统 106 第13章 高温应力寿命疲劳分析 114 13．1 输入文件 114 13．2 目的 114 13．3 设计方案概述 114 13．4 混合载荷生成器概述 116 13．5 设置分析流程 116 13．6 设置载荷映射 119 第14章 短纤维复合材料疲劳分析 130 14．1 输入文件 130 14．2 目的 131 14．3 查看有限元分析结果 131 14．4 配置分析流程 132 14．5 查看结果 135 14．6 高级设置 136 14．7 总结 136 第15章 轮毂的疲劳分析 137 15．1 输入文件 137 15．2 设计方案概述 137 15．3 设置分析流程 138 15．4 运行分析流程 141 15．5 Rotational_Loads模块介绍 142 第16章 使用Python定义自定义应力寿命分析 145 16．1 输入文件 145 16．2 使用Python 145 16．3 用户自定义DesignLife 146 16．4 设置并运行分析 153 第17章 虚拟应变片相关性分析 156 17．1 输入文件 156 17．2 背景介绍 157 17．3 创建流程 157 17．4 保存虚拟应变片 159 17．5 配置Virtual Strain Gauge模块 159 17．6 运行分析 161 17．7 对比相关结果 162 17．8 结论 165 第18章 使用批处理模式运行DesignLife 166 18．1 输入文件 166 18．2 目的 166 18．3 分析流程 166 18．4 在批处理模式提交作业 167 18．5 运行DesignLife 168 18．6 计算结果 168 18．7 其他 169 18．8 文件位置 169 18．9 使用分布式求解 169 18．10 结论 170 第19章 使用DesignLife进行粘接接头的疲劳分析 171 19．1 输入文件 172 19．2 创建粘接接头疲劳分析流程 172 19．3 配置分析流程并运行 174 19．4 查看结果 176 第20章 使用材料表（BOM）定义材料 177 20．1 输入文件 177 20．2 修改SN CAE Fatigue模块 178 20．3 创建分析流程 180 20．4 运行分析并查看结果 181 20．5 对比不同厚度时的结果 184 第21章 焊缝疲劳分析 186 21．1 输入文件 186 21．2 创建焊缝分析流程 186 21．3 分析设置 189 21．4 查看结果 195 第22章 虚拟振动试验 198 22．1 缺口平板的PSD振动试验 198 22．2 创建振动疲劳分析流程 199 22．3 配置和运行 201 22．4 查看结果，并与实验结果对比 203 22．5 多轴PSD顺序振动试验 205 22．6 同时作用的多轴PSD载荷振动试验 211 第23章 蠕变分析 216 23．1 输入文件 216 23．2 目标 216 23．3 设计方案概述 216 第24章 瞬态分析和模态叠加 223 24．1 输入文件 223 24．2 创建流程，计算载荷历程 224 24．3 叠加模态应力和坐标系 225 24．4 查看结果 227 24．5 模态敏感性分析 228 第25章 使用DesignLife非线性几何载荷 229 25．1 输入文件 229 25．2 查看不同工况下的应力结果 230 25．3 使用信号处理将Jounce工况和Rebound工况的载荷分开 230 25．4 配置其他模块 232 25．5 查看结果 234 25．6 结论 234 第26章 在DesignLife中显示动画 235 26．1 输入文件 235 26．2 算例简介 236 26．3 分析流程 236 26．4 添加动画分析求解器 238 26．5 在FEDisplay模块中查看损伤云图动画 241 26．6 结论 242 第27章 使用应变进行多轴疲劳分析 243 27．1 输入文件 243 27．2 塑性模型的属性和缺口修正 244 27．3 创建分析流程 244 27．4 单轴计算 247 27．5 平均应力和棘轮效应 249 27．6 非比例多轴加载 252 27．7 使用多轴疲劳模块进行疲劳分析 257 第28章 自定义分析 264 28．1 输入文件 264 28．2 目标 264 28．3 使用Python语言 264 28．4 用户自定义DesignLife 265 28．5 添加新的自定义分析方法 265 28．6 添加新的叠加方法 266 28．7 分析流程（一） 267 28．8 分析流程（二） 269 28．9 结论 272 ? 第29章 使用自动删除功能加快疲劳分析 273 29．1 输入文件 273 29．2 概述 274 29．3 定义分析流程 274 29．4 定义基于损伤的自动删除 278 29．5 添加一个基于应力的自动删除 282 29．6 选做：查看自动删除过程的中间结果 286 29．7 总结 290 参考资料 291

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