Fatigue Tool
關(guān)注創(chuàng)建者：安世亞太 創(chuàng)建時間：2021-05-31
Fatigue Tool的實例教程
Fatigue Tool設(shè)置簡單，易學易用，但功能可能受限，因此ANSYS公司和HBM公司合作推出了ANSYS nCode DesignLife疲勞分析模塊，具有強大的疲勞分析能力。
文章來源于南京安世亞太，作者小刀
結(jié)論
Workbench自帶的Fatigue Tool能準確進行疲勞強度評估。
Fatigue Tool設(shè)置簡單，易學易用，但功能可能受限，因此ANSYS公司和HBM公司合作推出了ANSYS nCode DesignLife疲勞分析模塊，具有強大的疲勞分析能力。
4.查看結(jié)果
右鍵Solution添加Normal Stress，選擇左側(cè)邊，Orientation選擇X軸；添加Total Deformation；添加3個Fatigue Tool，Mean Stress Theory分別選擇Goodman，Soderberg，Gerber，Stress Component選擇Normal X，每個Fatigue Tool右鍵添加Safety Factor，Life。求解
模型鏈接：
https://pan.baidu.com/s/11bLjW5cYL9L4Acmvr6QTIg 提取碼：yf45
來源：Workbench小學生
作者： CAE無劍
展開 選擇insert/fatigue tool 選項設(shè)置疲勞強度削弱系數(shù)為0.8；在分析類型中有Goodman（古德曼）、Gerber（杰柏）和Soderberg（索德柏格）三種，其中Goodman（古德曼）理論在疲勞設(shè)計中應(yīng)用最廣，所以本文選擇Goodman 理論對疲勞壽命進行估計；在Fatigue Tool 中，選擇insert/life、Damage、Safety Factor 選項，設(shè)置BHA的疲勞壽命、疲勞累積損傷系數(shù)和安全系數(shù)，設(shè)定設(shè)計壽命均為1.0e6 次循環(huán)。
3 疲勞分析及其結(jié)果
3.1 無裂紋的BHA 的疲勞分析結(jié)果
在 ANSYS Workbench 有限元分析軟件中，按照以上簡化模型和參數(shù)的設(shè)置，對下部鉆具組合（BHA）的疲勞失效分析進行求解。
圖 2 井下鉆具組合的Mises 應(yīng)力云圖
圖 3 井下鉆具組合的安全系數(shù)圖
在 Solution 的stress 中查看BHA 的應(yīng)力云圖。由應(yīng)力云圖2 可以看出，最大應(yīng)力值出現(xiàn)在鉆柱底部，與工程實際經(jīng)驗結(jié)論相符合。安全系數(shù)（Safety Factor）的定義是零件或構(gòu)件所用材料的失效應(yīng)力與設(shè)計應(yīng)力的比值。如圖3 所示，在Fatigue Tool/Safety Factor 中可查到的BHA 的疲勞安全系數(shù)為6 大于1，說明此鉆柱是安全的。損傷（damage）結(jié)果是指設(shè)計壽命與可用壽命的比值。當損傷數(shù)值大于1 時，說明產(chǎn)生疲勞破壞，如圖可知損傷的數(shù)值為0.00083，所以該BHA 是安全的。由圖5 可知，該BHA 的在交變載荷作用下的疲勞壽命為1.2e+009 次。
展開 （３）為求解組合（Solution Combination）添加Fatigue Tool，并將載荷類型定義為“非比例”（Non‐Proportional），疲勞強度因子設(shè)置為0.8。
（４）定義疲勞壽命（Life），求解疲勞壽命大小。
1.4 恒定振幅疲勞分析
為了對比結(jié)果，首先對于環(huán)境一進行不考慮螺栓預(yù)緊力的靜力計算，得到管道的最大von Mises應(yīng)力值為121.85MPa，最大von Mises應(yīng)力出現(xiàn)在螺栓根部。結(jié)果表明在受到液體作用力時，螺栓根部是最危險的位置，vonMises應(yīng)力云圖如圖4所示，管道的整體變形云圖如圖5所示。由變形云圖可以看出，上法蘭表面各個螺栓之間產(chǎn)生的變形較大，當管道受到載荷作用，管道的上下法蘭面有分離趨勢，有螺栓的部分由于受到螺栓限制，變形相對小一些。在環(huán)境一靜力計算的基礎(chǔ)上，添加Fatigue Tool模塊，設(shè)置疲勞強度因子為0.8，由于管道在實際工作中只受到一個方向的作用力，載荷比率R設(shè)置為0，管道受到脈動循環(huán)載荷，載荷比率曲線如圖6所示。
2 螺栓預(yù)緊力優(yōu)化
ANSYS 本身具有進行優(yōu)化分析計算的模塊，Direct Optimization（Beta）（直接優(yōu)化工具）、Goal Driven Optimization（多目標驅(qū)動優(yōu)化工具）、Parameters Correlation（參數(shù)相關(guān)性優(yōu)化分析工具）等。在這些工具中用戶定義的設(shè)計變量主要是尺寸參數(shù)，目標函數(shù)是應(yīng)力結(jié)果，而本文的設(shè)計變量是螺栓預(yù)緊力，目標函數(shù)為疲勞壽命，不能采用相應(yīng)的優(yōu)化分析模塊進行計算。具體優(yōu)化步驟流程如圖7所示。
在ANSYS Workbench 有限元計算中，疲勞模塊（Fatigue Tool）采用的原理是名義應(yīng)力法。
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EHD模塊功能增強
初始狀態(tài)，可通過3D Plot的形式顯示Piston和Cylinder Wall之間的間隙，便于可視化檢查初始間隙。
Fatigue Tool的計算結(jié)果是可靠的。
結(jié)論
Workbench自帶的Fatigue Tool能準確進行疲勞強度評估。
Fatigue Tool設(shè)置簡單，易學易用，但功能可能受限，因此ANSYS公司和HBM公司合作推出了ANSYS nCode DesignLife疲勞分析模塊，具有強大的疲勞分析能力。
9、仿真應(yīng)用 | 基于Fatigue Tool應(yīng)力疲勞強度評估
作者：
安世亞太
鏈接：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1803167
Fatigue Tool設(shè)置簡單，易學易用，但功能可能受限，因此ANSYS公司和HBM公司合作推出了ANSYS nCode DesignLife疲勞分析模塊，具有強大的疲勞分析能力。
Fatigue Tool的計算結(jié)果是可靠的。
結(jié)論
Workbench自帶的Fatigue Tool能準確進行疲勞強度評估。
在環(huán)境一靜力計算的基礎(chǔ)上，添加Fatigue Tool模塊，設(shè)置疲勞強度因子為0.8，由于管道在實際工作中只受到一個方向的作用力，載荷比率R設(shè)置為0，管道受到脈動循環(huán)載荷，載荷比率曲線如圖6所示。
選擇insert/fatigue tool 選項設(shè)置疲勞強度削弱系數(shù)為0.8；在分析類型中有Goodman（古德曼）、Gerber（杰柏）和Soderberg（索德柏格）三種，其中Goodman（古德曼）理論在疲勞設(shè)計中應(yīng)用最廣，所以本文選擇Goodman 理論對疲勞壽命進行估計；在Fatigue Tool 中，選擇insert/life、Damage、Safety Factor 選項，設(shè)置BHA的疲勞壽命
4.查看結(jié)果
右鍵Solution添加Normal Stress，選擇左側(cè)邊，Orientation選擇X軸；添加Total Deformation；添加3個Fatigue Tool，Mean Stress Theory分別選擇Goodman，Soderberg，Gerber，Stress Component選擇Normal X，每個Fatigue Tool右鍵添加Safety Factor，Life
