ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南
ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南第二章
ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南第⼆章ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南第⼆章2.1 基本情况进⾏疲劳分析是基于线性静⼒分析，所以不必对所有的步骤进⾏详尽的阐述。
疲劳分析是在线性静⼒分析之后，通过设计仿真⾃动执⾏的。
对疲劳⼯具的添加，⽆论在求解之前还是之后，都没有关系，因为疲劳计算不并依赖应⼒分析计算。
尽管疲劳与循环或重复载荷有关，但使⽤的结果却基于线性静⼒分析，⽽不是谐分析。
尽管在模型中也可能存在⾮线性,处理时就要谨慎了，因为疲劳分析是假设线性⾏为的。
在本章中，将涵盖关于恒定振幅、⽐例载荷的情况。
⽽变化振幅、⽐例载荷的情况和恒定振幅、⾮⽐例载荷的情况，将分别在以后的第三和四章中逐⼀讨论。
2.1.1 疲劳程序下⾯是疲劳分析的步骤，⽤斜体字体所描述的步骤，对于包含疲劳⼯具的应⼒分析是很特殊的：模型指定材料特性，包括S-N曲线；定义接触区域(若采⽤的话)；定义⽹格控制(可选的)；包括载荷和⽀撑；(设定)需要的结果，包括Fatigue tool；求解模型；查看结果。
在⼏何⽅⾯，疲劳计算只⽀持体和⾯，线模型⽬前还不能输出应⼒结果，所以疲劳计算对于线是忽略的，线仍然可以包括在模型中以给结构提供刚性，但在疲劳分析并不计算线模型。
2.1.2 材料特性由于有线性静⼒分析,所以需要⽤到杨⽒模量和泊松⽐：如果有惯性载荷,则需要输⼊质量密度；如果有热载荷,则需要输⼊热膨胀系数和热传导率；如果使⽤应⼒⼯具结果(Stress Tool result),那么就需要输⼊应⼒极限数据,⽽且这个数据也是⽤于平均应⼒修正理论疲劳分析。
疲劳模块也需要使⽤到在⼯程数据分⽀下的材料特性当中S-N曲线数据：数据类型在“疲劳特性”(“Fatigue Properties”)下会说明；S-N曲线数据是在材料特性分⽀条下的“交变应⼒与循环”(“Alternating Stress vs. Cycles”)选项中输⼊的。
如果S-N曲线材料数据可⽤于不同的平均应⼒或应⼒⽐下的情况, 那么多重S-N曲线也可以输⼊到程序中。
一个PPT让你搞懂AnsysWorkbench疲劳分析应用
一个PPT让你搞懂AnsysWorkbench疲劳分析应用
结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。
疲劳通常分为两类：
1）高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。
因此，应力通常比材料的极限强度低。
应力疲劳（ Stress-based）用于高周疲劳。
2）低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。
塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。
一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。
在ANSYS Workbench结构分析模块的后处理中的疲劳计算工具可以完成高周疲劳和低周疲劳的计算。
ANSYSworkbench教程—疲劳分析
第一章简介1.1 疲劳概述结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。
疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。
因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。
塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。
一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。
在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。
接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。
1.2 恒定振幅载荷在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。
否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。
1.3 成比例载荷载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。
相反，非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系，典型情况包括：σ1/σ2=constant在两个不同载荷工况间的交替变化；交变载荷叠加在静载荷上；非线性边界条件。
1.4 应力定义考虑在最大最小应力值σmin和σmax作用下的比例载荷、恒定振幅的情况：应力范围Δσ定义为(σmax-σmin)平均应力σm定义为(σmax+σmin)/2应力幅或交变应力σa是Δσ/2应力比R是σmin/σmax当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。
这就是σm=0，R=-1的情况。
当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。
这就是σm=σmax/2，R=0的情况。
1.5 应力-寿命曲线载荷与疲劳失效的关系，采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示：（1）若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展，而且有可能导致失效；（2）如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少；（3）应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。
疲劳分析步骤
现在要求对该轴进行疲劳分析。
使用WORKBENCH和DESIGNLIFE对之进行疲劳分析，分为两步。
第一步是在WORKBENCH中建立有限元模型，并分别施加集中力和集中力偶，通过计算，得到两种情况的米塞斯应力，这相当于两种工况，这样可以得到ANSYS WORKBENCH的结构分析结果文件*.rst.第二步在DESIGNLIFE中进行，首先根据疲劳分析的五框图，构造疲劳分析流程，然后分别设定各个框图的属性，即有限元结果文件，载荷文件，材料文件，疲劳分析选项，然后启动分析，通过后处理以查看轴上各点的疲劳寿命。
1. WORKBENCH中建立有限元模型并进行分析。
（1）使用designmodeler创建几何模型。
（2）设置材料属性。
（3）划分网格。
（4）设置分析选项。
这里设置两个载荷步，其目的只是分开弯曲和扭转这两种工况。
（5）设置固定边界条件（6）施加集中力和集中力偶。
第一个载荷步施加集中力，而第二个载荷步施加集中力偶。
（7）分析。
（8）得到两种情况的米塞斯应力。
左边的云图取自第一个载荷步，它是弯曲产生的应力云图。
右边的云图来自第二个载荷步，它是扭转产生的应力云图。
计算完毕后，保存结果，退出ANSYS WORKBENCH.2. DESIGNLIFE中的疲劳分析。
（1）绘制疲劳分析流程图。
打开designlife，创建分析流程图如下。
该流程图中，左边时输入（左上是有限元结果输入，左下是载荷的时间历程曲线输入），中间是疲劳分析模块（这里是应变寿命疲劳分析），右边是输出（右上是有限元分析结果显示，右下是列表输出危险点的情况）。
（2）关联有限元分析结果文件把可以用的数据中的有限元分析结果拖入到有限元输入框，建立关联。
（3）关联载荷文件把可以用的数据中的载荷时间历程文件拖入到时间序列输入框，建立关联。
（4）进行材料映射（5）进行载荷映射把第一种载荷工况（弯曲工况）与第一个时间序列建立关联。
它表明了该集中力在按照此载荷时间历程发生改变。
ansysworkbench疲劳分析实例.
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ansysworkbench疲劳分析实例.
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ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南
ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南第一章简介1.1 疲劳概述结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。
疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。
因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。
塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。
一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。
在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。
接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。
1.2 恒定振幅载荷在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。
否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。
1.3 成比例载荷载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。
相反，非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系，典型情况包括：σ1/σ2=constant在两个不同载荷工况间的交替变化；交变载荷叠加在静载荷上；非线性边界条件。
1.4 应力定义考虑在最大最小应力值σ和σ作用下的比例载荷、恒定振幅的情况：应力范围Δσ定义为(σ-σ)平均应力σ定义为(σ+σ)/2应力幅或交变应力σa是Δσ/2应力比R是σ/σ当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。
这就是σm=0，R=-1的情况。
当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。
这就是σ=σ/2，R=0的情况。
1.5 应力-寿命曲线载荷与疲劳失效的关系，采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示：（1）若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展，而且有可能导致失效；（2）如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少；（3）应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。
ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南第三章
ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南第三章发表时间：2009-2-21 作者: 安世亚太来源: e-works关键字: CAE ansys Workbench疲劳分析第三章不稳定振幅的疲劳在前面一章中,考察了恒定振幅和比例载荷的情况,并涉及到最大和最小振幅在保持恒定的情况下的循环或重复载荷。
在本章将针对不定振幅、比例载荷情况,尽管载荷仍是成比例的,但应力幅和平均应力却是随时间变化的。
3.1 不规律载荷的历程和循环(History and Cycles)对于不规律载荷历程,需要进行特殊处理：计算不规律载荷历程的循环所使用的是“雨流”rainflow循环计算，“雨流”循环计算(Rainflowcycle counting)是用于把不规律应力历程转化为用于疲劳计算的循环的一种技术(如右面例子)，先计算不同的“平均”应力和应力幅(“range”)的循环，然后使用这组“雨流”循环完成疲劳计算。
损伤累加是通过Palmgren-Miner 法则完成的，Palmgren-Miner法则的基本思想是：在一个给定的平均应力和应力幅下，每次循环用到有效寿命占总和的百分之几。
对于在一个给定应力幅下的循环次数Ni，随着循环次数达到失效次数Nfi时，寿命用尽，达到失效。
“雨流”循环计算和Palmgren-Miner损伤累加都用于不定振幅情况。
因此，任何任意载荷历程都可以切分成一个不同的平均值和范围值的循环阵列(“多个竖条”)，右图是“雨流”阵列，指出了在每个平均值和范围值下所计算的循环次数，较高值表示这些循环的将出现在载荷历程中。
在一个疲劳分析完成以后，每个“竖条”(即“循环”)造成的损伤量将被绘出，对于“雨流”阵列中的每个“竖条”(bin)，显示的是对应的所用掉的寿命量的百分比。
在这个例子中，即使大多数循环发生在低范围/平均值，但高范围(range)循环仍会造成主要的损伤。
依据Per Miner法则，如果损伤累加到1(100%)，那么将发生失效。
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第八章疲劳分析
疲劳是结构失效的一个常见原因，其造成的破坏与重复加载有关。
例如，长期转动的齿轮、叶轮等，都会存在不同程度的疲劳破坏，轻则零件损坏，重则会出现人身生命危险，因此对疲劳分析是非常有必要的。
为了在设计阶段研究零件的预期疲劳程度，通过有限元的方式对零件进行疲劳分析。
本章主要介绍了ANSYS Workbench疲劳分析，讲解疲劳分析的计算过程。
本章所要学习的内容包括：¾了解疲劳分析基础¾掌握疲劳分析的操作流程¾理解结果后处理中的疲劳工具¾了解疲劳分析的应用场合¾掌握ANSYS Workbench疲劳分析常见分析方法的分类8.1 疲劳分析基础疲劳分析是一种常见的失效形式，本章通过几个简单的实例讲解疲劳分析的详细过程和方法。
结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成的破坏与重复加载有关。
因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。
塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。
一般认为应力疲劳（Stress-based）应该用于低周疲劳计算。
在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（Stress-based）理论，它适用于高周疲劳。
接下来。
将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。
通过上面的了解，知道疲劳是由于重复加载引起的，当最大和最小的应力水平恒定时，得到计算。
相反，非比例载荷没有隐含各应力之间的关系，典型的情况包括以下几种。
（1）12constam σ=。
（2）在两个不同载荷工况件的交替变化。
（3）交变载荷叠加在静载荷上。
（4）非线性边界条件。
考虑在最大最小应力值max min σσ和作用下的比例载荷、恒定振幅的情况有以下几种。
（1）应力范围σ∆定义为（max min σσ-）。
（2）平均应力m σ定义为max min ()σσ+/2。
C语言 选择语句及ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南
1．实验目的1．掌握选择结构2．掌握三种if语句。
3．掌握多分支switch语句。
2.实验内容1.某年如果能被4整除，但不能被100整除，或者能被400整除的年是闰年。
判断从键盘输入的年份是否为闰年。
程序代码：# include <stdio.h>int main(){int year;printf("请输入年份\n");scanf("%d",&year);if((year%4 == 0 && year%100 != 0) || (year%400 == 0 ))printf("%d年是闰年\n",year);elseprintf("%d年不是闰年\n",year);return 0;}调试结果：2、某个自动加油站有‘a’，‘b’，‘c’三种汽油品种，单价分别为6.92，7.37，7.64(元/公升)，也提供了“自己加”或“协助加”两个服务等级，这样用户可以得到5%或10%的优惠，请编程序针对用户输入加油量m，汽油品种y和服务类型z（‘f’—自动加，‘m’—自己加，‘e’—协助加），（注：‘f’—自动加无优惠），计算应付款pay。
（请用多分支选择switch 语句）。
程序代码：# include <stdio.h>int main(){double n,d,p;char y,z;printf("请输入加油量，汽油品种（a,b,c），服务类型（f-自动加，m-自己加，e-协助加）\n");scanf("%lf,%c,%c",&n,&y,&z);switch(y){case'a':d=6.92*n;break;case'b':d=7.37*n;break;case'c':d=7.64*n;break;default:printf("输入错误\n");}switch(z){case'f':p=d;break;case'm':p=0.95*d;break;case'e':p=0.9*d;break;default:printf("输入错误\n");}printf("加油量：%lf 汽油类型：%c 服务类型：%c 应付：%.2lf\n",n,y,z,p);return 0;}调试结果：3、输入三角形三边，判断该三角形是什么三角形（等边，等腰，普通和直角）程序代码：# include <stdio.h># include <math.h>int main(){float a,b,c;printf("请输三角形三边长a,b,c\n");scanf("%f,%f,%f",&a,&b,&c);if ((a+b>c) &&( b+c>a) && (c+a>b))if(a==b||b==c||a==c)if(a==b&&b==c)printf("三角形为等边三角形\n");elseprintf("三角形为等腰三角形\n");elseif(a*a==b*b+c*c||b*b==a*a+c*c||c*c==b*b+a*a) printf("三角形为直角三角形\n");elseprintf("三角形为普通三角形\n");elseprintf("数据错误");return 0;}调试结果：4. 编写一个菜单程序，输入1~3以进入相应的选择项。
Workbench中文讲义——疲劳分析
σ1/σ2=constant
在两个不同载荷工况间的交替变化； 交变载荷叠加在静载荷上； 非线性边界条件。
应力定义
考虑在最大最小应力值σmin和σmax作用下的比例载荷、恒定 振幅的情况：
应力范围Δσ定义为(σmax-σmin) 平均应力σm定义为(σmax+σmin)/2 应力幅或交变应力σa是Δσ/2 应力比R是σmin/σmax 当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循 环载荷。这就是σm=0，R=-1的情况。 当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。这就是 σm=σmax/2，R=0的情况。
S-N曲线是通过对试件做疲劳测试得到的弯曲或轴向测试反映的是单轴 的应力状态，影响S-N曲线的因素很多，其中的一些需要的注意，如下：
因此，记住以下几点：一个部件通常经受多轴应力状态。如果疲劳数据 (S-N 曲线)是从反映单轴应力状态的测试中得到的，那么在计算寿命时就要 注意：（1）如何把结果和S-N曲线相关联的选择，包括多轴应力的选择； （2）双轴应力结果有助于计算在给定位置的情况。
几何模型
指定材料特性，包括S-N曲线；
定义接触区域(若采用的话)； 定义网格控制(可选的)； 包括载荷和支撑；
(设定)需要的结果，包括Fatigue tool；
求解模型； 查看结果。
Workbench中S-N曲线 在WB中可以通过打开材料编辑器
来定义S-N曲线。（一般每种材料 都有软件设置好的S-N曲线）
Linear——线性 Semi-Log——半对数曲线 Log-Log——双对数曲线
一般常用平均应力
可选择单一的S-N曲线。亦 可添加多重曲线
Workbench中S-N曲线
ansys-workbench疲劳分析流程
ansys workbench疲劳分析流程基于S-N曲线的疲劳分析的最终目的是将变化无规律的多轴应力转化为简单的单轴应力循环，以便查询S-N曲线，得到相应的疲劳寿命。
ansysworkbench 的疲劳分析模块采用如下流程，其中r=Smin/Smax，Sa为应力幅度，Sm应力循环中的应力均值，注意后一个m不是大写：）：（1）无规律多轴应力-->无规律单轴应力这个转换其实就是采用何种应力（或分量）。
只能有以下选择：Von-Mises等效应力；最大剪应力；最大主应力；或某一应力分量（Sx,Syz 等等）。
有时也采用带符号的Mises应力（大小不变等于Mises应力，符号取最大主应力的符号，好处是可以考虑拉或压的影响（反映在平均应力或r上））。
同强度理论类似，Von-Mises等效应力和最大剪应力转换适用于延展性较好的材料，最大主应力转换用于脆性材料。
（2）无规律单轴应力-->简单单轴应力循环其本质是从无规律的高高低低的等效单轴应力--时间曲线中提取出一系列的简单应力循环（用Sa,Sm表征）以及对应的次数。
有很多种方法可以完成此计数和统计工作，其中又分为路径相关方法和路径无关方法。
用途最广的雨流法(rainflowcountingmethod)就是一种路径相关方法。
其算法和原理可见“Downing, S., Socie, D. (1982) Simplified rain flow counting algorithms. Int J Fatigue,4, 31–40“。
经过雨流法的处理后，无规律的应力--时间曲线转化为一系列的简单循环（Sa,Sm和ni,ni为该循环的次数，Sm如果不等于0，即r!=-1，需要考虑r的影响）。
然后将r!=-1的循环再转化到r=-1对应的应力循环（见下），这样就可以根据损伤累计理论（Miner准则）计算分析了：Sum(ni/Ni) Ni为该应力循环对应的寿命（考虑Sa,Sm）。
WORKBENCH疲劳分析指南
1、1 疲劳概述结构失效的一个常见原因就是疲劳,其造成破坏与重复加载有关。
疲劳通常分为两类:高周疲劳就是当载荷的循环(重复)次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。
因此,应力通常比材料的极限强度低,应力疲劳(Stress-based)用于高周疲劳;低周疲劳就是在循环次数相对较低时发生的。
塑性变形常常伴随低周疲劳,其阐明了短疲劳寿命。
一般认为应变疲劳(strain-based)应该用于低周疲劳计算。
在设计仿真中,疲劳模块拓展程序(Fatigue Module add-on)采用的就是基于应力疲劳(stress-based)理论,它适用于高周疲劳。
接下来,我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。
1、2 恒定振幅载荷在前面曾提到,疲劳就是由于重复加载引起:当最大与最小的应力水平恒定时,称为恒定振幅载荷,我们将针对这种最简单的形式,首先进行讨论。
否则,则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。
1、3 成比例载荷载荷可以就是比例载荷,也可以非比例载荷:比例载荷,就是指主应力的比例就是恒定的,并且主应力的削减不随时间变化,这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。
相反,非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系,典型情况包括:σ1/σ2=constant在两个不同载荷工况间的交替变化;交变载荷叠加在静载荷上;非线性边界条件。
1、4 应力定义考虑在最大最小应力值σmin与σmax作用下的比例载荷、恒定振幅的情况:应力范围Δσ定义为(σmax-σmin)平均应力σm定义为(σmax+σmin)/2应力幅或交变应力σa就是Δσ/2应力比R就是σmin/σmax当施加的就是大小相等且方向相反的载荷时,发生的就是对称循环载荷。
这就就是σm=0,R=-1的情况。
当施加载荷后又撤除该载荷,将发生脉动循环载荷。
这就就是σm=σmax/2,R=0的情况。
1、5 应力-寿命曲线载荷与疲劳失效的关系,采用的就是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示:(1)若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展,而且有可能导致失效;(2)如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少;(3)应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。
workbench 疲劳教程
ANSYS Workbench 疲劳分析A 疲劳概述•结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关•疲劳通常分为两类:—高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。
因此，应力通常比材料的极限强度低。
应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳。
—低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。
塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。
一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。
•在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。
接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。
…恒定振幅载荷•在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起:—当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷。
我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。
—否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。
(本章之后将给予讨论)。
命和破坏…Fatigue Tool —平均应力影响—在前面曾提及，平均应力会影响S-N曲线的结果。
而“Analysis Type”说明了程序对平均应力的处理方法:•“SN-None”：忽略平均应力的影响•“SN-Mean Stress Curves”：使用多重S-N曲线（如果定义的话）•“SN-Goodman，”“SN-Soderberg，”和“SN-Gerber”：可以使用平均应力修正理论…Fatigue Tool —平均应力的影响—如果有可用的试验数据，那么建议使用多重S-N曲线(SN-Mean Stress Curves)—但是，如果多重S-N曲线是不可用的，那么可以从三个平均应力修正理论中选择。
这里的方法在于将定义的单S-N曲线“转化”到考虑平均应力的影响:1。
对于给定的疲劳循环次数，随着平均应力的增加，应力幅将有所降低2。
随着应力幅趋近零，平均应力将趋近于极限（屈服）强度3。
车床结构疲劳分析
车床结构疲劳分析车床结构如下图所示，框架整体材料为Q235B，各部件间通过螺栓连接，各部件板材通过焊接成为整体，车床结构受力与边界条件如下所示。
如上所示部件，在ANSYSWorkbench中进行静力学分析，将结果耦合到nCode中进行疲劳强度分析，整体流程如下所示。
第一步，几何清理；去除不必要的圆孔和倒角，螺栓和焊接连接均采用共节点和绑定想形式来表示，最终几何模型如下所示。
第二步，有限元网格划分：采用高阶单元，四面体划分，即带有中间节点，保证计算精度第三步，材料属性定义；不可以直接用Workbench中的材料，因为他们不带ＳＮ曲线，需要调用ＮＣｏｄｅ中的材料，建议在workbench 的Engineering Data中做好材料，然后再nCode中直接使用该材料在选用nCode材料的时候需要注意如下几点：部件材料为Q235，但是nCode中均为欧标，没有国标对应的牌号，所以需要选择相近的；首先要选择同一类型的，比如都是钢类型的；选择的材料其弹性模量和屈服极限最好和Q235接近，最终选择的材料如下第四步，加载分析；约束如下，底部固定，对称部分采用无摩擦约束结构在工作中受上下两个载荷作用，所以在Workbench中进行疲劳分析的时候，需要分两个载荷步，每个载荷步设置对应一个载荷。
如下所示第一个载荷步，设置为向下的压力，第二个载荷步时候，设置该力为0.第二个载荷设置为向上的力，且第一个载荷步时候设置该力为0 ，这样便于在ncode中分别对这两个载荷设置通道进行应力循环第五步，完成静力分析以后，新建疲劳分析模块，安装ncode以后，会自动和Workbench 匹配，采用SN Constant分析模块，如下所示，双击nCode中的Solution进入ncode第五步：nCode中载荷设置因为已经在Workbench中设置好材料，在nCode中默认使用Workbench中设置好的材料，所以只需要进行载荷修改。
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ANSYS WORKBENCH 疲劳分析指南第一章简介1.1 疲劳概述结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。
疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。
因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。
塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。
一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。
在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。
接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。
1.2 恒定振幅载荷在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。
否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。
1.3 成比例载荷载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。
相反，非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系，典型情况包括：σ1/σ2=constant在两个不同载荷工况间的交替变化；交变载荷叠加在静载荷上；非线性边界条件。
1.4 应力定义考虑在最大最小应力值σmin和σmax作用下的比例载荷、恒定振幅的情况：应力范围Δσ定义为(σmax-σmin)平均应力σm定义为(σmax+σmin)/2应力幅或交变应力σａ是Δσ/2应力比R是σmin/σmax当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。
这就是σm=0，R=-1的情况。
当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。
这就是σm=σmax/2，R=0的情况。
1.5 应力-寿命曲线载荷与疲劳失效的关系，采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示：（1）若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展，而且有可能导致失效；（2）如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少；（3）应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。
S-N曲线是通过对试件做疲劳测试得到的弯曲或轴向测试反映的是单轴的应力状态，影响S-N曲线的因素很多，其中的一些需要的注意，如下：材料的延展性，材料的加工工艺，几何形状信息,包括表面光滑度、残余应力以及存在的应力集中，载荷环境，包括平均应力、温度和化学环境，例如，压缩平均应力比零平均应力的疲劳寿命长，相反，拉伸平均应力比零平均应力的疲劳寿命短，对压缩和拉伸平均应力，平均应力将分别提高和降低S-N曲线。
因此，记住以下几点：一个部件通常经受多轴应力状态。
如果疲劳数据(S-N 曲线)是从反映单轴应力状态的测试中得到的，那么在计算寿命时就要注意：（1）设计仿真为用户提供了如何把结果和S-N曲线相关联的选择，包括多轴应力的选择；（2）双轴应力结果有助于计算在给定位置的情况。
平均应力影响疲劳寿命，并且变换在S-N曲线的上方位置与下方位置(反映出在给定应力幅下的寿命长短)：（1）对于不同的平均应力或应力比值，设计仿真允许输入多重S-N曲线(实验数据)；（2）如果没有太多的多重S-N曲线(实验数据)，那么设计仿真也允许采用多种不同的平均应力修正理论。
早先曾提到影响疲劳寿命的其他因素，也可以在设计仿真中可以用一个修正因子来解释。
1.6 总结疲劳模块允许用户采用基于应力理论的处理方法，来解决高周疲劳问题。
以下情况可以用疲劳模块来处理：恒定振幅，比例载荷(参考第二章)；变化振幅，比例载荷(参考第三章)；恒定振幅，非比例载荷(参考第四章)。
需要输入的数据是材料的S-N曲线：S-N曲线是疲劳实验中获得，而且可能本质上是单轴的，但在实际的分析中，部件可能处于多轴应力状态。
S-N曲线的绘制取决于许多因素，包括平均应力，在不同平均应力值作用下的S-N曲线的应力值可以直接输入，或可以执行通过平均应力修正理论实现。
第二章疲劳程序2.1 基本情况进行疲劳分析是基于线性静力分析，所以不必对所有的步骤进行详尽的阐述。
疲劳分析是在线性静力分析之后，通过设计仿真自动执行的。
对疲劳工具的添加，无论在求解之前还是之后，都没有关系，因为疲劳计算不并依赖应力分析计算。
尽管疲劳与循环或重复载荷有关，但使用的结果却基于线性静力分析，而不是谐分析。
尽管在模型中也可能存在非线性,处理时就要谨慎了，因为疲劳分析是假设线性行为的。
在本章中，将涵盖关于恒定振幅、比例载荷的情况。
而变化振幅、比例载荷的情况和恒定振幅、非比例载荷的情况，将分别在以后的第三和四章中逐一讨论。
2.1.1 疲劳程序下面是疲劳分析的步骤，用斜体字体所描述的步骤，对于包含疲劳工具的应力分析是很特殊的：模型指定材料特性，包括S-N曲线；定义接触区域(若采用的话)；定义网格控制(可选的)；包括载荷和支撑；(设定)需要的结果，包括Fatigue tool；求解模型；查看结果。
在几何方面，疲劳计算只支持体和面，线模型目前还不能输出应力结果，所以疲劳计算对于线是忽略的，线仍然可以包括在模型中以给结构提供刚性，但在疲劳分析并不计算线模型。
2.1.2 材料特性由于有线性静力分析,所以需要用到杨氏模量和泊松比：如果有惯性载荷,则需要输入质量密度；如果有热载荷,则需要输入热膨胀系数和热传导率；如果使用应力工具结果(Stress Tool result),那么就需要输入应力极限数据,而且这个数据也是用于平均应力修正理论疲劳分析。
疲劳模块也需要使用到在工程数据分支下的材料特性当中S-N曲线数据：数据下会说明；S-N曲线数据是在材料特性分类型在“疲劳特性”(“Fatigue Properties”）选项中输入的。
支条下的“交变应力与循环”(“Alternating Stress vs. Cycles”）如果S-N曲线材料数据可用于不同的平均应力或应力比下的情况, 那么多重S-N曲线也可以输入到程序中。
2.1.3 疲劳材料特性添加和修改疲劳材料特性:在材料特性的工作列表中,可以定义下列类型和输入的S-N曲线，插入的图表可以是线性的（“Linear”）、半对数的（“Semi-Log”即linear for stress, log for cycles）或双对数曲线（“Log-Log”）。
记得曾提到的，S-N曲线取决于平均应力。
如果S-N曲线在不同的平均应力下都可适用的，那么也可以输入多重S-N曲线，每个S-N曲线可以在不同平均应力下直接输入，每个S-N曲线也可以在不同应力比下输入。
上点击鼠标右键添加新的平均值来输入多条S－N曲可以通过在“Mean Value”线。
2.1.4 疲劳特征曲线材料特性信息可以保存XML文件或从XML文件提取，保存材料数据文件，在material条上按右键，然后用“Export …”保存成XML外部文件，疲劳材料特性将自动写到XML文件中，就像其他材料数据一样。
一些例举的材料特性在如下安装路径下可以找到：C:\ProgramFiles\AnsysInc\v80\AISOL\CommonFiles\Language\en-us\EngineeringDa的XML文件，包含有范例疲劳数据ta\Materials，“Aluminum”和“Structural Steel”可以作为参考，疲劳数据随着材料和测试方法的不同而有所变化，所以很重要一点就是，用户要选用能代表自己部件疲劳性能的数据2.1.5 接触区域接触区域可以包括在疲劳分析中，注意，对于在恒定振幅、成比例载荷情况下处理疲劳时，只能包含绑定（Bonded）和不分离（No-Separation）的线性接触，尽管无摩擦、有摩擦和粗糙的非线性接触也能够包括在内，但可能不再满足成比例载荷的要求。
例如，改变载荷的方向或大小，如果发生分离，则可能导致主应力轴向发生改变；如果有非线性接触发生，那么用户必须小心使用，并且仔细判断；对于非线性接触，若是在恒定振幅的情况下，则可以采用非比例载荷的方法代替计算疲劳寿命。
2.1.6 载荷与支撑能产生成比例载荷的任何载荷和支撑都可能使用，但有些类型的载荷和支撑不造成比例载荷：螺栓载荷对压缩圆柱表面侧施加均布力，相反，圆柱的相反一侧的载荷将改变；预紧螺栓载荷首先施加预紧载荷，然后是外载荷，所以这种载荷是分为两个载荷步作用的过程；压缩支撑（Compression Only Support）仅阻止压缩法线正方向的移动，但也不会限制反方向的移动，像这些类型的载荷最好不要用于恒定振幅和比例载荷的疲劳计算。
2.1.7 (设定)需要的结果对于应力分析的任何类型结果，都可能需要用到：应力、应变和变形–接触结果(如果版本支持)；应力工具（Stress Tool）。
另外，进行疲劳计算时，需要插入疲劳工具条（Fatigue Tool）：在Solution，Fatigue Tool的明细窗子菜单下，从相关的工具条上添加“Tools > Fatigue Tool”中将控制疲劳计算的求解选项；疲劳工具条（Fatigue Tool）将出现在相应的位置中，并且也可添加相应的疲劳云图或结果曲线，这些是在分析中会被用到的疲劳结果，如寿命和破坏。
2.1.8 需要的结果在疲劳计算被详细地定义以后，疲劳结果可下在Fatigue Tool下指定；等值线结果（Contour）包括Lifes(寿命)，Damage(损伤)，Safety Factor（安全系数），BiaxialityIndication（双轴指示），以及Equivalent Alternating Stress（等效交变应力）；曲线图结果(graph results)）仅包含对于恒定振幅分析的疲劳敏感性(fatigue sensitivity)；这些结果的详细分析将只做简短讨论。
2.2 Fatigue Tool2.2.1 载荷类型当Fatigue Tool在求解子菜单下插入以后，就可以在细节栏中输入疲劳说明：之间定义；也可载荷类型可以在“Zero-Based”、“Fully Reversed”和给定的“Ratio”以输入一个比例因子，来按比例缩放所有的应力结果。
2.2.2 平均应力影响说明了程在前面曾提及，平均应力会影响S-N曲线的结果. 而“Analysis Type”序对平均应力的处理方法：“SN-None”：忽略平均应力的影响：使用多重S-N曲线（如果定义的话）“SN-Mean Stress Curves”和“SN-Gerber”：可以使用平均应力修正理论。