交變應力的案例
飛機結構疲勞強度與斷裂分析
（二）、交變應力
在上述交變載荷作用下，構件內部的應力也將是周期性變化的“交變應力”。
當交變應力規則地變化時，可以用正弦波形表示應力隨時間變化的情況。由圖可見，交變應力在兩個極值之間作用周期性的變化。這兩個極值中大的一個叫做“最大應力”，小的一個叫做“最小應力”。
交變應力每作一個周期性變化，叫做“應力循環”。為了說明交變應力的變化規律，通常用最小應力和最大應力的比值來表示，即：，這個比值叫“循環特征”（或“應力比”）。
在每一個循環中，當最大應力和最小應力相等而符號相反時，這樣一種應力循環叫“對稱循環”。當應力變化是時有時無，即從零到最大值，又從最大值至零，這種最小值為零的應力叫做“脈動循環”。當循環特征為任意數值時，此種應力循環屬“非對稱循環”
三、材料的疲勞極限和曲線
材料在一定循環特征下，可以承受無限次應力循環而不發生破壞的最大應力，叫做材料的疲勞極限。
每一種材料的疲勞極限必須通過試驗來測定。下面以對稱循環旋轉彎曲疲勞極限的測定方法為例作簡單介紹。
對于鋼材，當循環次數N越大時，曲線逐漸趨于水平，即有一條水平漸近線（圖6）。水平漸近線所對應的縱坐標，就是對稱循環的疲勞極限。
四、影響飛機結構疲勞強度的因素
根據部隊和工廠維修實踐，影響飛機結構疲勞強度的因素主要有以下四個方面：
（一）應力集中的影響
大量破壞事例證明：應力集中是影響飛機結構疲勞強度的主要因素，疲勞源總是出現在應力集中的部位。如開孔、開槽、倒角、螺紋等處容易出現疲勞裂紋。
（二）表面加工質量的影響
大量的破壞事例也證明：表面加工質量不高，也是影響飛機結構疲勞強度的重要因素。
（三）裝配效應的影響
使用經驗和疲勞試驗表明，各種裝配效應對結構的疲勞強度影響很大。
展開 干貨 | 飛機結構疲勞強度的影響因素及改進（附設計手冊下載）
突風載荷
它是由于飛機在不穩定氣流中飛行時，受到不同方向和不同強度的突風作用而使飛機承受的氣動交變載荷。
3. 地-空-地循環載荷
飛機在地面停放或在地面滑行時，機翼在本身重量和設備重量作用下，承受向下的彎矩，但飛機離地起飛后，機翼在升力作用下，承受向上的彎矩。這種起落一次交變一次的載荷，稱為地-空-地循環載荷。這是一種時間長、幅值大的載荷。
4. 著陸撞擊載荷
它是由于飛機著陸接地后，起落架的彈性引起飛機顛簸加到飛機上的重復載荷。
5. 地面滑行載荷
它是由于飛機在地面滑行時因跑道不平引起顛簸，或由于剎車、轉彎、牽引等地面操縱而加到飛機上的重復載荷。
6. 座艙增壓載荷
這是由于座艙增壓和卸壓，而加給座艙周圍構件的重復載荷。
在以上幾種疲勞載荷中，對殲擊機影響最大的是機動載荷、著陸撞擊載荷和地面滑行載荷。
(二)、交變應力
在上述交變載荷作用下，構件內部的應力也將是周期性變化的“交變應力”。
當交變應力規則地變化時，可以用正弦波形表示應力隨時間變化的情況。由圖1可見，交變應力在兩個極值之間作用周期性的變化。這兩個極值中大的一個叫做“最大應力”，小的一個叫做“最小應力”。
圖1 交變應力
交變應力每作一個周期性變化，叫做“應力循環”。為了說明交變應力的變化規律，通常用最小應力和最大應力的比值來表示，即：這個比值叫“循環特征”(或“應力比”)。
在每一個循環中，當最大應力和最小應力相等而符號相反時，這樣一種應力循環叫“對稱循環”。當應力變化是時有時無，即從零到最大值，又從最大值至零，這種最小值為零的應力叫做“脈動循環”。當循環特征為任意數值時，此種應力循環屬“非對稱循環”。
展開 飛機結構疲勞強度與斷裂分析
這種起落一次交變一次的載荷，稱為地－空－地循環載荷。這是一種時間長、幅值大的載荷。
4.著陸撞擊載荷
它是由于飛機著陸接地后，起落架的彈性引起飛機顛簸加到飛機上的重復載荷。
5.地面滑行載荷
它是由于飛機在地面滑行時因跑道不平引起顛簸，或由于剎車、轉彎、牽引等地面操縱而加到飛機上的重復載荷。
6.座艙增壓載荷
這是由于座艙增壓和卸壓，而加給座艙周圍構件的重復載荷。
在以上幾種疲勞載荷中，對殲擊機影響最大的是機動載荷、著陸撞擊載荷和地面滑行載荷。
（二）、交變應力
在上述交變載荷作用下，構件內部的應力也將是周期性變化的“交變應力”。
當交變應力規則地變化時，可以用正弦波形表示應力隨時間變化的情況。由圖可見，交變應力在兩個極值之間作用周期性的變化。這兩個極值中大的一個叫做“最大應力”，小的一個叫做“最小應力”。
交變應力每作一個周期性變化，叫做“應力循環”。為了說明交變應力的變化規律，通常用最小應力和最大應力的比值來表示，即：，這個比值叫“循環特征”（或“應力比”）。
在每一個循環中，當最大應力和最小應力相等而符號相反時，這樣一種應力循環叫“對稱循環”。當應力變化是時有時無，即從零到最大值，又從最大值至零，這種最小值為零的應力叫做“脈動循環”。當循環特征為任意數值時，此種應力循環屬“非對稱循環”
三、材料的疲勞極限和曲線
材料在一定循環特征下，可以承受無限次應力循環而不發生破壞的最大應力，叫做材料的疲勞極限。
每一種材料的疲勞極限必須通過試驗來測定。下面以對稱循環旋轉彎曲疲勞極限的測定方法為例作簡單介紹。
對于鋼材，當循環次數N越大時，曲線逐漸趨于水平，即有一條水平漸近線（圖6）。
展開 淺談疲勞分析
彗星式客機蒙皮破壞處
由于方形邊角的設計會產生極大的應力集中現象，在反復的沖擊下會導致蒙皮發生疲勞斷裂，最終引發事故。對該空難事故的調查，讓人類真正開始注意到金屬疲勞分析的重要性。這則故事很好地闡述了疲勞破壞的定義：零件由于交變載荷的反復作用，在它所承受的交變應力尚未達到靜強度設計的許用應力情況下就會在零件或構件的局部位置產生疲勞裂紋并擴展、最后突然斷裂。現在回歸今天的疲勞主題，首先要讓大家明白什么是交變應力和疲勞曲線。
交變應力簡單說就是隨時間周期變化的應力。但是應力怎么變？變多少？都是一門學問，由其衍生出的一系列學名過于復雜，今天不在這介紹，大家看下圖就能明白：
各類型交變應力
在這么多的交變應力類型中，最特別的就是對稱循環應力了，因為這種交變應力的平均應力為0，循環系數r=-1，我們常說的材料疲勞曲線就是在這個應力條件下試驗得到的。
疲勞曲線，即材料的S-N曲線，是材料所承受的應力幅水平與該應力幅下發生疲勞破壞時所經歷的應力循環次數的關系曲線（如下圖）。一般來說，材料所承受的循環載荷的應力幅越小，到發生疲勞破裂時所經歷的應力循環次數越多。對于鋼材等金屬，當應力幅降至某一臨界點時，S-N曲線就會變為水平，它表明該材料可以承受無限次應力循環也不會發生斷裂，該點的應力就被稱為疲勞極限（一般我們會以10^7作為疲勞極限的參考循環周期）。
材料的S-N曲線
既然這樣，是不是有了材料的S-N曲線，就可以通過應力直接判斷其疲勞壽命？當然沒有那么簡單，前面我們說的S-N曲線是使用標準光滑試樣，在對稱循環應力下測試得到的結果曲線，但實際工況下，材料不僅尺寸、形狀和表面情況是各式各樣的，就連所受的應力肯定也是復雜多變的。影響疲勞壽命的因素有很多，最主要的就是平均應力的影響。
展開 
疲勞分析|Abaqus Goodman方法案例操作 附ABAQUS疲勞分析簡介下載
Abaqus/View結果讀取
讀取分析歷程中的最大交變應力和最小交變應力云圖
新建場變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據公式：
在Abaqus后處理新建場變量
輸出場變量值到Excel
針對新建場，輸出單元積分點對應的交變應力和平均應力，并輸出到Excel，與Goodman圖一并繪制。
上圖，
仿真所得單元積分點落到
曲線的上方或下方，
處于上方為疲勞壽命沒達到
臨
界曲值
10
E5
次。
下載地址：ABAQUS疲勞分析簡介
基于S-N曲線疲勞分析的基本問題
一類是其大小和正負方向隨時間周期性地變化的交變載荷，另一類是大小和正負方向隨時間隨機變化的隨機載荷。交變載荷又稱為循環載荷，是最為簡單和基本的疲勞載荷形式。所研究結構部位因交變載荷引起的應力稱為交變應力。
圖1-1（a）是一個典型的交變應力-時間的變化歷程。圖中循環應力的大小和正負方（拉壓）向隨著時間的變化而作周期性的變化。一個周期的應力變化過程稱為一個應力循環。應力循環特點可用循環中的最大應力σmax、最小應力σmin和周期T（或頻率f=1/T）來描述。因為最大應力和最小應力的絕對值相等而正負號相反，故稱這種交變載荷為對稱循環應力。典型的循環載荷如圓軸類桿件的旋轉彎曲、軸向拉壓和平板零件的雙向彎曲等，都可以在零件的表面或內部產生這樣的交變應力。另外，軸類零件的雙向扭轉也可以產生類似的交變應力。
在疲勞載荷的描述中經常使用應力幅σa和應力范圍△σ（也稱為應力振幅、應力幅度）的概念，定義如下。
應力幅σa反映了交變應力在一個應力循環中變化大小的程度，它是使金屬構件發生疲勞破壞的根本原因。
當研究的部位除承受有動載荷外，還有靜載分量荷時，動靜載荷的共同作用下的應力-時間變化曲線如圖1-1（b）所示。此時的載荷時間-變化曲線相當于把圖1-1（a）的對稱循環應力曲線向上平移一個了靜應力分量。這種的循環載荷稱為不對稱循環載荷，并用最小應力與最大應力的比值R來描述循環應力的不對稱程度，R稱為應力比，有時又稱為不對稱系數，即
由定義可知，當R=-1時的循環應力即為對稱循環應力，當R≠0時統稱不對稱循環應力。其中，R=0時為拉伸脈動應力，R=-∞時為壓縮脈動循環。
循環應力中的靜載分量通常稱為平均應力，用σm表示，可由下式求出。
展開 焊接結構強度的基本理論
在靜荷載作用下，構件中產生的應力稱為靜應力。相反，若構件在荷載作用下，體內各點有明顯的加速度，或者荷載隨時間有顯著的變化，這類荷載稱為動荷載。
交變應力工程中的某些構件工作時，其力往往隨時間作周期性變化，這種應力稱為交變應力。
7、疲勞破壞的特點
（1）交變應力下材料發生破壞時的最大應力，一般低于靜荷載作用的強度極限，有時甚至低于屈服極限（低應力破壞）。
（2）無論是脆性材料還是塑性材料，在交變應力作用下，均表現為脆性斷裂，沒有明顯的塑性變形。
（3）材料發生破壞時，交變應力的循環次數與應力的大小有關，應力越大，循環次數越少。
（4）斷裂面上有裂紋的起源點和兩個明顯不同的區域，即光滑區域和粗糙區域，如圖所示。
8、疲勞破壞的過程：構件的疲勞破壞，實質上是裂紋的產生、擴展和最后斷裂的全過程。
三個階段組成：1）在應力集中處產生初始疲勞裂紋；2）裂紋穩定擴展；3）結構斷裂。
疲勞破壞是積累損傷的結果。缺陷→微觀裂紋→宏觀裂紋。
9、影響焊接接頭疲勞強度的因素：
（1）應力集中的影響：對接焊縫由于形狀變化不大，因此，它的應力集中比其它形式的接頭要小； T形(十字)接頭的疲勞強度遠遠低于對接接頭。在搭接接頭中，由于其應力集中很嚴重，其疲勞強度也是很低的。
（2）殘余應力的影響：殘余應力對結構疲勞強度的影響，取決于殘余應力的分布狀態。在工作應力較高的區域，如應力集中處，受彎曲構件的外緣，殘余應力是拉伸的，則它降低疲勞強度；反之，若該處存在壓縮殘余應力，則提高疲勞強度。另外殘余應力對疲勞強度的影響，還與應力集中程度、應力循環特征以及循環次數等因素有關，特別是應力集中系數越高，殘余應力影響越顯著。
（3）缺陷的影響：焊接缺陷對疲勞強度的影響大小與缺陷的種類、尺寸、方向和位置有關。
展開 實用疲勞理論入門介紹
一、疲勞的基本概念
1、疲勞的定義
疲勞損傷發生在受交變應力（或應變）作用的零件和構件，零件和構件在低于材料屈服極限的交變應力（或應變）的反復作用下，經過一定的循環次數以后，在應力集中部位萌生裂紋，裂紋在一定條件下擴展，最終突然斷裂，這一失效過程稱為疲勞破壞。
2、疲勞破壞的特征
材料力學是根據靜力試驗來確定材料的機械性能（比如彈性極限、屈服極限、強度極限）的，這些機械性能沒有充分反映材料在交變載荷作用下的特性。因此，在交變載荷作用下工作的零件和構件，如果還是按靜載荷去設計，在使用過程中往往就會發生突如其來的破壞。
3、疲勞破壞與傳統的靜力破壞有著許多明顯的本質區別：
靜力破壞是一次最大載荷作用下的破壞；疲勞破壞是多次反復載荷作用下產生的破壞，它不是短期內發生的。
當靜應力小于屈服極限或強度極限時，不會發生靜力破壞；而交變應力在遠小于靜強度極限，甚至小于屈服極限的情況下，疲勞破壞就可能發生。
靜力破壞通常有明顯的塑性變形產生；疲勞破壞通常沒有外在宏觀的顯著塑性變形跡象，即便是塑性良好的金屬也這樣，就象脆性破壞一樣，事先不易覺察出來，這表明疲勞破壞具有更大的危險性。
在靜力破壞的斷口上，通常只呈現粗粒狀或纖維狀特征；而在疲勞破壞的斷口上，總是呈現兩個區域特征，一部分是平滑的，另一部分是粗粒狀或纖維狀。因為疲勞破壞時，首先在某一點產生微小的裂紋，其起點叫“疲勞源”，裂紋從疲勞源開始，逐漸向四周擴展。由于反復變形，裂開的兩個面時而擠緊，時而松開，這樣反復摩擦，形成一個平滑區域。在交變載荷繼續作用下，裂紋逐漸擴展，承載面積逐漸減少，當減少到材料或構件的靜強度不足時，就會在某一載荷作用下突然斷裂，其斷裂面呈粗粒狀或纖維狀。
展開 什么是材料的疲勞？ 附材料的疲勞文檔下載
國際標準化組織(ISO)在1964年發表的報告《金屬疲勞試驗的一般原理》中對疲勞所作的定義是:“金屬材料在應力或應變的反復作用下所發生的性能變化叫做疲勞;雖然在一般情況下,這個術語特指那些導致開裂或破壞的性能變化”。這一描述也普遍適用于非金屬材料。
●《疲勞與斷裂》[2]
美國試驗與材料協會(ASTM)在《疲勞試驗及數據統計分析之有關術語的標準定義》(ASTM E206-72)中給出了如下的定義：“在材料的某點或某些點承受擾動應力，且在足夠多的循環擾動作用之后形成裂紋或完全斷裂，由此所發生的局部永久結構變化的發展過程稱為疲勞。”
The process of progressive localized permanent structural change occurring in a material subjected to conditions which produce fluctuating stresses and strains at some point or points and which may culminate in crack or complete fracture after a sufficient number of fluctuations.[3]
●《材料力學》[4]
在交變應力作用下，雖應力低于屈服極限，但長期反復作用之后，構件也會突然斷裂，即使是塑性較好的材料，斷裂前也無明顯的塑性變形，這種現象稱為疲勞失效。
●《GB/T 4337-2015》 [5]
金屬材料在交變應力或應變作用下產生裂紋或失效，材料性能的變化過程。
下載地址：材料的疲勞
展開 特殊噴丸工藝在外星輪溫鍛成形沖頭生產中的應用
模具開裂是由于模具在交變應力和交變熱應力的反復作用下產生的熱疲勞裂紋在尖角應力集中處擴展導致的。倒角R1處裂紋產生的原因，一方面是由于倒角處所受交變應力的作用，另一方面是由于鍛件塑性變形過程中沖頭R1倒角局部受到較大的應力。針對倒角R1處開裂，我們將倒角由R1改為R2，以改善倒角處應力集中現象，模具圖紙造型更改為R2后此位置沒有再出現裂紋,但球道兩側等位置仍然有裂紋失效問題，如圖2所示，需要進一步改善，初步選用一勝百公司的ABP特殊噴丸工藝進行驗證，以檢驗該噴丸工藝的使用對減少應力開裂和疲勞裂紋是否有效果。
表1 1.2367鋼典型化學成分（wt%）
圖1 沖頭R1處裂紋失效
圖2 沖頭球道兩側裂紋失效
外星輪溫鍛成形沖頭ABP特殊噴丸工藝
ABP是一種采用特殊噴丸工藝的材料表面處理技術。沖頭經加工后，其表面的殘余應力會降低沖頭的疲勞強度，在工作中容易產生裂紋，從而降低沖頭的使用壽命。噴砂處理是用無數個小圓形顆粒連續擊打零件表面，使工件表面形成一層均勻的殘余壓應力層，如圖3所示，所產生的表面壓應力能有效的抑制工件表面裂紋的萌生和發展，進而使工件的疲勞壽命得到有效的提高，如圖4所示。沖頭經噴砂處理后熱疲勞和熱龜裂現象得到了明顯的改善，應力開裂減少，能夠有效延緩初期裂紋的擴展使模具壽命得到顯著延長。
圖3 ABP特殊噴丸工藝示意圖
圖4 ABP強化模具表面的微觀結構
增加ABP特殊噴丸工藝后溫鍛沖頭加工流程如圖5所示：
圖5 溫鍛沖頭加工流程
溫鍛沖頭拋光后，如圖6所示，再進行ABP特殊噴丸工藝處理，ABP特殊噴丸工藝處理后沖頭的表面，如圖7所示。
展開 汽車維修中探傷方法的選取
汽車到達用戶手里后，在運行中一些零部件常常承受著交變應力。在長期交變應力的作用下，原來完好的零部件也將產生疲勞裂紋。這種疲勞裂紋一般都是起始于零部件表面，再從外表逐漸向內發展，即屬于表面裂紋。有的轉動零部件在過熱或交變應力作用下，產生了表面裂紋后，又有可能因轉動碾磨而在該表面產生一層織密的覆蓋層，遮蓋了其裂紋，變成了未露出表面的近表面裂紋。初期的表面裂紋一般十分微小，用肉眼或借助于放大鏡也難于觀察到，而對近表面裂紋，則是不可能觀察到的。具有這種初期微小裂紋的零部件，并不馬上就斷裂，但是，已具有了隱患。因此，汽車維修中的探傷任務主要是探知其零部件是否有極細微的表面和近表面裂紋，以消除汽車在行駛中的安全隱患；其次，經過運行后的各零部件表面狀況不如新出廠時的好，而是根據運行情況各有所異；再次，汽車維修中待探查的各零部件外表形態的尺寸大小各異，即品種多、數量少；另外，其工作場地一般也不如制造廠的條件好；同時，工期一般又要求更急。因此，我們只能結合維修中的這些特定條件和需求，來選取更為適合汽車維修的探傷方法。
三、 探傷在汽車維修中的應用
在汽車維修中的待探零部件主要是用鋼鐵材料制成，探傷的目的主要是探查有無表面和近表面裂紋。通過上述幾種探傷方法的比較可知：磁粉探傷對鐵磁質零部件的表面和近表面探傷靈敏度都比較高，且無毒，對零部件的形狀、表面要求和技術要求以及投資要求都較低，而且直觀、方便。因此，在汽車維修的無損探傷方法中，目前采用磁粉探傷法比較好。
事實上，在汽車制造廠中對汽車的零部件，主要也是采用磁粉探傷。人們在對其進行大量磁粉探傷的基礎上，對一些汽車零部件，如曲軸、凸輪軸、連桿、氣門、活塞銷、油嘴等制訂了相應的磁粉探傷標準。在汽車維修中，對零部件的磁粉探傷可借鑒這些標準，以增大探傷的可靠性。而其它探傷方法，目前因在對汽車零部件探傷中用得少，還無相應的探傷標準。
展開 
金屬疲勞斷裂的特點
一、概述
金屬零部件在遠低于材料強度極限的交變應力作用下，發生的破壞叫做金屬疲勞破壞。據統計，在機械零件失效中有80％以上屬于疲勞破壞。
例如大多數軸類零件，通常受到的交變應力為對稱循環應力，這種應力可以是彎曲應力、扭轉應力、或者是兩者的復合。如火車的車軸，是彎曲疲勞的典型，汽車的傳動軸、后橋半軸主要是承受扭轉疲勞，柴油機曲軸和汽輪機主軸則是彎曲和扭轉疲勞的復合。再如齒輪在嚙合過程中，所受的負荷在零到某一極大值之間變化，而缸蓋螺栓則處在大拉小拉的狀態中，這類情況叫做拉-拉疲勞；連桿不同于螺栓，始終處在小拉大壓的負荷中，這類情況叫做拉-壓疲勞。
我們還可以列舉很多常用的機械零件所受的負荷情況，綜合這些情況就會得到上面已經提過的結論：大多數零件的失效是屬于疲勞破壞的。
二、疲勞斷裂破壞的特點
盡管疲勞斷裂有各種類型，但它們都有一些共同的特點：
1、 發生斷裂時，零部件并無明顯的宏觀塑性變形，斷裂前沒有明顯的預兆，而是突然地破壞。
2、通常引起疲勞斷裂的應力值很低，常常低于靜載時的屈服強度。
3、發生疲勞斷裂產生的斷口處能清楚地顯示出裂紋源、擴展和最后斷裂三個組成部分。
三、疲勞斷口分析
疲勞斷口有各種型式，它取決于載荷的類型，即所受應力為彎曲應力、扭轉應力還是拉-壓應力，同時與應力的大小和應力集中程度有關。
一個典型的金屬疲勞斷口總是由疲勞源區、疲勞擴展區和瞬時斷裂區三部分構成。
(一)疲勞源區
疲勞源是零件疲勞破壞的起始點，用肉眼很難看到，它通常發生在零構件的尖角、凹糟、截面突變等應力集中部位表面，或發生在有夾雜、疏松、氣孔等零構件的內部。
展開 汽車結構的常規有限元分析
1987年，筆者在國際上首次提出“應力幅值法”——通過有限元分析技術，模擬試驗分析，在周期性的外載荷作用下計算結構應力幅值的方法。有限元分析和“應力幅值法”相結合，解決了汽車車輪受力分析的問題，能夠計算車輪輪輻在路面彎矩載荷作用下產生交變應力的應力幅值σa。用“應力幅值法”計算車輪輪輻的應力幅值σa誤差小、精度高，可以代替汽車車輪的滾動試驗裝置研究車輪輪輻應力幅值σa的應力分布規律和應力水平，優化車輪輪輻設計。
應用“應力幅值法”，對某些商用車和乘用車的車輪輪輻的強度進行有限元分析，成功解決了這些車輪輪輻的開裂問題，為車輪輪轂和輪輻的優化設計提供了依據。
汽車發動機氣缸體的強度分析
本范例的汽車發動機氣缸體強度的有限元分析，用發動機氣缸體強度試驗分析時所使用的物理量——應力幅值σa，分析汽車發動機氣缸體在曲軸旋轉不平衡慣性力作用下產生交變應力的應力分布規律和應力水平，有限元分析中應力幅值σa的計算結果可以用試驗分析時應變片測量的應力幅值σa驗證。應用“應力幅值法”，對汽車發動機氣缸體強度進行有限元分析，成功解決了某型號發動機汽缸體水套底板開裂問題，通過增加曲軸平衡塊，可降低水套底板應力幅值的1/3。
展開 ANSYS幫助中疲勞一章的翻譯(1)
引起疲勞失效的主要因素包括：
· 經歷的載荷周期數；
· 單周期內應力的變化幅度；
· 單周期內的平均應力；
· 局部應力集中的存在。
當計算在預計的生命周期中某個部分的耗用狀況時，一個正式的疲勞評
估要涉及以上任何一個因素。
13.1.1 ANSYS程序的任務
ANSYS 疲勞計算是以ASME鍋爐與壓力容器規范的第3部分（和第8
部分第二章）為依據，采用了簡化了的彈塑性假設和Miner累積疲勞準則。
除了基于ASME規范的疲勞計算外，用戶也可以自己定義宏指令，或者
用合適的第三方程序與ANSYS分析結果相接。（更多信息請參考ANSYS
APDL程序指南）
ANSYS有以下疲勞計算能力：
· 用戶可以對現有的應力結果進行后處理來確定任何實體單元和殼單元的
疲勞耗用因數（對線單元模型疲勞分析用戶也可以手工輸入應力）。
· 用戶可以在預先選定的位置上確定一定數目的事件以及這些事件中的載
荷，然后保存這些位置上的應力。
· 用戶可以為每個位置定義應力集中系數和給每個事件定義比例因數。
13.1.2 基本術語
位置 在模型上所要保存疲勞應力的節點。用戶通常可以選取結構上
易于發生疲勞破壞的的點的位置。
事件 是在某個特定的應力循環中出現在不同的時刻的一系列應力狀
態。更多信息請參考本章后面的獲取精確耗用系數指南。
載荷 一個應力狀態，是事件的一部分。
交變應力強度是任何兩個載荷間的應力狀態的差的測量值，程序不因平
均應力的影響而調整交變應力強度。
13.2 疲勞計算的步驟
疲勞計算是應力計算結束后在通用后處理器POST1中進行的。通常包
括以下五個主要步驟：
1. 進入通用后處理POST1，恢復數據庫；
2.
展開 一個帶快開結構的設備疲勞分析實例
載荷步由鎖圈對法蘭施加的預緊力和內壓力兩部分構成，預緊力以卡緊時的過盈量經驗值計算，壓力載荷為0~0.32 MPa之間循環：
內壓 P=0.32MPa
載荷循環次數（N） 14600 次
經計算，在工作壓力作用下應力最大值發生在鎖圈凸臺與鎖圈本體交界處，最大應力強度值為333.146MPa。故Salt’=333.146/2=166.573MPa
在疲勞分析計算中，考慮到設計疲勞曲線圖中給定的材料彈性模量與所用材料彈性模量的不同，按下式對求得的交變應力幅Salt值進行修正。
Salt’’=Salt’×E/E(t)= 166.573×2e5/1.87e5=178.153MPa
工作循環次數對應于JB4732-1995 圖C- 2中的應力幅值約為Salt =408MPa
Salt’’< Salt
結論： 疲勞校核合格。
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