疲劳.docx
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疲劳
材料的疲劳性能一般以单轴应力－循环次数的形式表示（S－N曲线。
此处不考虑基于断裂力学的疲劳理论），应力随时间的变化也很有规律，如正弦波、方波或脉冲等。
除此之外，平均应力对疲劳性能的影响也很少考虑
（也即r=Smin/Smax!
=-1的影响）。
但实际的应力状态多是多轴应力，应力变化规律性较差，并且r!
=-1。
如何将实际的应力（应力变化无规律，多轴，r!
=-1）和实验室测得的材料疲劳性能（应力变换有规律，单轴，r=1）
对应起来，就构成了疲劳分析的基础和依据。
（1）平均应力影响的处理
如果有不同r值下的S-N曲线，一般采用插值方法确定未知r值下的S-N曲线。
如果只有r=-1的S-N曲线，可采用如下的公式计算等效的应力（就是将r！
＝－1的单轴应力转换为r=-1时的单轴应力，即等效应力）：
（Sa/Se）+（Sm/Su）^n=1^为指数运算符。
其中，Sa为半应力幅值，Se为欲求的等效应力，Sm为平均应力，Su和n不同的取值，构成不同的理论：
TheorySun
------------------------------------------------------------------
Soderbergyieldstress（sy）1
Goodmanultimatetensilestress（su）1
Gerberultimatetensilestress（su）2
Morrowtruefracturestress（sf）1
-----------------------------------------------------------------
（2）多轴应力转换为单轴应力
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，其大小不变，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。
（3）无规律应力的处理
本质上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（Sa,Sm）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）Simplifiedrainflowcountingalgorithms.IntJFatigue,4,31?
40“。
哪位高手把这个方法做成一个类吧：
），好不好？
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）。
这样就可以应用损伤累计理论（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，见上）。
根据此和可以衡量一定循环次数后的安全系数，或者一定复杂应力循环相应的寿命等等。
目前商品化的疲劳分析软件多基于以上流程。
同时应当指出的是，疲劳分析是一个经验型的分析，还没有成熟完备的理论。
!
********设置环境变量***************
/clear
/filn,E721A
/title,Fatigueanalysisofupperheadofadsorber
/units,si!
采用国际单位制
!
参数定义
Di=4400!
设备内径
tc=16!
筒体及封头壁厚
Hc=5*nint（sqrt（Di/2*tc）/10）*10!
模型中筒体长度（含封头直边高度）
dn1=630!
接管1外径
dn2=530!
接管2外径
dn3=426!
接管3外径
tn1=8!
接管1壁厚
tn2=8!
接管2壁厚
tn3=8!
接管3壁厚
ln1=350!
接管1外伸高度
ln2=250!
接管2外伸高度
ln3=200!
接管3外伸高度
x0=1000!
接管1,2径向位置
nt=2!
厚度方向剖分数
nme=30!
椭圆封头经向剖分数
nh=20!
接管环向剖分数
p1=-0.1!
最低压力
p2=0.25!
最高压力
pax11=-p1*dn1**2/（（dn1+2*tn1）**2-dn1**2）!
最低压力下接管1端部轴向平衡面载荷
pax12=-p1*dn2**2/（（dn2+2*tn2）**2-dn2**2）!
最低压力下接管2端部轴向平衡面载荷
pax13=-p1*dn3**2/（（dn3+2*tn3）**2-dn3**2）!
最低压力下接管3端部轴向平衡面载荷
pax21=-p2*dn1**2/（（dn1+2*tn1）**2-dn1**2）!
最高压力下接管1端部轴向平衡面载荷
pax22=-p2*dn2**2/（（dn2+2*tn2）**2-dn2**2）!
最高压力下接管2端部轴向平衡面载荷
pax23=-p2*dn3**2/（（dn3+2*tn3）**2-dn3**2）!
最高压力下接管3端部轴向平衡面载荷
!
*********前处理************
/PREP7
et,1,95!
定义单元类型
mp,ex,1,2e5!
定义材料的弹性模量
mp,nuxy,1,0.3!
定义材料的泊松比
!
*********建立模型************
CSWPLA,11,1,0.5,1,!
定义椭圆坐标系
K,1,-Di/2,,,!
定义椭圆的一个端点
K,2,Di/2,,,!
定义椭圆的另一个端点
L,1,2!
生成椭圆线
csys,0!
激活总体直角坐标系
k,3,kx
（2）+tc,,!
定义封头壁厚关键点
L,2,3!
生成封头壁厚线
ADRAG,2,,,,,,1!
由封头壁厚沿椭圆线生成椭圆面
BLC4,dn3/2-tn3,,tn3,Di/4+tc+ln3,!
生成中心接管截面
APTN,all!
面域互分
adele,4,5,,1!
删除多余面
*GET,KPMAX,KP,,NUM,MAX!
提取最大节点号
k,KPMAX+1,0,0,0!
生成中心线一个关键点
k,KPMAX+2,0,hc,0!
生成中心线另一个关键点
VROTAT,ALL,,,,,,KPMAX+1,KPMAX+2!
旋转生成椭圆封头及中心接管
NUMMRG,ALL,,,,LOW!
合并所有项
NUMCMP,ALL!
压缩所有项
asel,s,loc,y,0!
选择椭圆封头端面
*GET,KPMAX,KP,,NUM,MAX!
提取最大节点号
k,KPMAX+1,0,0,0!
生成筒体中心线一个关键点
k,KPMAX+2,0,-hc,0!
生成筒体中心线另一个关键点
l,KPMAX+1,KPMAX+2!
生成筒体中心线
VDRAG,all,,,,,,74!
生成筒体
ldele,1,,,1!
删除多余线
alls!
全选
wprot,,-90!
旋转工作平面
wprot,45!
旋转工作平面
*AFUN,deg!
设定角度单位为弧度
ang1=acos（x0/Di*2）!
计算接管位置角
fai=atan（1/2/tan（ang1））!
计算接管位置角
y0=Di/4*sin（ang1）!
计算接管轴向位置
y0c=y0-x0/tan（fai）!
计算接管中心线与轴线交点
l0c=x0/sin（fai）!
计算接管沿中心线至与轴线交点的距离
wpoff,,,y0c!
平移工作平面
wprot,,,-fai!
旋转工作平面
CYL4,,,dn1/2-tn1,,dn1/2,,l0c+tc+ln1!
生成接管
wprot,,,fai!
旋转工作平面
wprot,,-fai,!
旋转工作平面
wprot,90!
旋转工作平面
CYL4,,,dn2/2-tn2,,dn2/2,,l0c+tc+ln2!
生成接管2
wprot,-90!
旋转工作平面
wprot,,fai,!
旋转工作平面
wpoff,,,-y0c+Di/10!
平移工作平面
vsel,s,,,17,18,1!
选择接管1，2
vsbw,all!
用工作面切割接管1，2
vsel,r,loc,y,-hc*10,Di/10!
选择接管1，2多余部分
vdele,all,,,1!
删掉接管1，2多余部分
vsel,s,loc,y,0,hc*10!
选择接管1，2及封头相关部分
vsel,r,loc,x,-Di,0
VPTN,all!
接管1，2及封头体互分
vdele,23,24,,1!
删掉接管1，2多余部分
vdele,17,18,,1!
删掉封头多余部分
alls!
全选
vsel,s,loc,x,-Di,0!
选择接管1及其与中心接管、封头相关部分
vsel,r,loc,z,0,Di
wprot,,90,!
旋转工作平面
vsbw,all!
切割接管1及其与中心接管、封头相关部分
vsel,s,loc,x,-Di,0!
选择接管2及其与中心接管、封头相关部分
vsel,r,loc,z,-Di,0
wprot,,,90,!
旋转工作平面
vsbw,all!
切割接管2及其与中心接管、封头相关部分
lsel,s,length,,0,tc!
选择厚度方向的线段
LESIZE,all,,,nt,,,,,1!
设定厚度方向剖分数
vsel,s,loc,y,-hc,0!
选择筒体
vsweep,all!
剖分筒体
vsel,s,loc,x,0,Di!
选择x轴正向的部分封头及部分中心接管体素
vsel,u,loc,y,-hc,0!
去掉筒体
local,11,1,,,,,90!
定义局部柱坐标
aslv!
按体选面
lsla!
按面选线
lsel,r,loc,x,dn3/2,Di!
选择椭圆封头经线
lsel,u,loc,x,dn3/2!
去掉接管线段
lsel,u,loc,z,0!
去掉筒体线段
LESIZE,all,,,nme,,,,,1!
设定椭圆封头经线剖分数
vsweep,all!
扫略剖分x轴正向的部分封头及部分中心接管
alls!
全选
lsel,s,loc,y,180!
选择180度位置线
lsel,r,loc,x,dn3/2,Di!
再选中心接管以外线
lsel,u,loc,x,dn3/2!
去掉接管线段
lsel,u,loc,z,0,hc!
去掉筒体线段
LESIZE,all,,,nme,,,,,1!
设定椭圆封头经线剖分数
vsel,s,loc,x,0,dn3/2!
选择中心接管及其与封头相关区
csys,0!
激活总体直角坐标系
vsel,u,loc,x,0,Di!
去掉x轴正向的部分
vsweep,all!
扫略剖分接管及其与封头相关区的x轴负向部分
lsel,s,radius,,dn1/2-tn1,dn1/2!
选择半径为接管1半径的线段
LESIZE,all,,,nh,,,,,1!
设定接管1环向剖分数
lsel,r,radius,,dn1/2-tn1!
选择半径为接管1内半径的线段
asll!
按线选面
vsla!
按面选体
aslv!
按体选面
vsweep,all!
剖分接管1
cm,vcon1,volum!
定义接管1为体组件vcon1
lsel,s,radius,,dn2/2-tn2,dn2/2!
选择半径为接管2半径的线段
LESIZE,all,,,nh,,,,,1!
设定接管2环向剖分数
lsel,r,radius,,dn2/2-tn2!
选择半径为接管2内半径的线段
asll!
按线选面
vsla!
按面选体
aslv!
按体选面
vsweep,all!
剖分接管2
cm,vcon2,volum!
定义接管2为体组件vcon2
lsel,s,radius,,dn1/2!
选择半径为接管1外半径的线段
asll!
按线选面
vsla!
按面选体
cmsel,u,vcon1!
去掉体组件vcon1
vsweep,all!
剖分接管1相关封头及相贯区
lsel,s,radius,,dn2/2!
选择半径为接管2外半径的线段
asll!
按线选面
vsla!
按面选体
cmsel,u,vcon2!
去掉体组件vcon2
vsweep,all!
剖分接管2相关封头及相贯区
alls!
全选
fini!
退出前处理
/solu!
进入求解器
csys,0!
激活总体直角坐标系
asel,s,loc,y,-hc!
选择筒体端面
da,all,uy!
约束轴向位移
nsla,,1!
按面选节点
nsel,r,loc,x,0!
再选择x为0的节点
d,all,ux!
约束x方向位移
nsla,,1!
按面选节点
nsel,r,loc,z,0!
再选择z为0的节点
d,all,uz!
约束z方向位移
!
*********以下选择内表面并设定为面组件*************
alls
lsel,s,radius,,Di/2!
选择半径为筒体内半径的线段
lsel,u,loc,y,-hc!
去掉筒体端部线段
asll!
按线选面
asel,u,loc,y,0!
去掉厚度方向的面
cm,acon,area!
定义面组件acon
lsel,s,radius,,dn3/2-tn3!
选择半径为接管3内半径的线段
asll!
按线选面
asel,u,loc,y,ky（9）!
去掉厚度方向的面
asel,u,loc,y,ky（13）!
去掉厚度方向的面
cmsel,a,acon!
添加面组件acon
cm,acon,area!
再定义面组件acon
lsel,s,radius,,dn1/2-tn1!
选择半径为接管1内半径的线段
lsel,r,loc,y,ky（49）,ky（50）!
再选择接管1端面线段
asll!
按线选面
cm,acon0,area!
定义面组件acon0
ksel,s,,,49!
选择关键点
lslk!
按关键点选线
lsel,r,length,,tn1!
再选长度为接管1厚度的线段
asll!
按线选面
cm,acon1,area!
定义面组件acon1
cmsel,s,acon0!
选择面组件acon0
cmsel,u,acon1!
从面组件acon0中去掉面组件acon1
cmsel,a,acon!
添加面组件acon
cm,acon,area!
再定义面组件acon
lsel,s,radius,,dn2/2-tn2!
选择半径为接管2内半径的线段
lsel,r,loc,y,ky（48）,ky（45）!
再选择接管2端面线段
asll!
按线选面
cm,acon0,area!
定义面组件acon0
ksel,s,,,46!
选择关键点
lslk!
按关键点选线
lsel,r,length,,tn2!
再选长度为接管1厚度的线段
asll!
按线选面
cm,acon1,area!
定义面组件acon1
cmsel,s,acon0!
选择面组件acon0
cmsel,u,acon1!
从面组件acon0中去掉面组件acon1
cmsel,a,acon!
添加面组件acon
cm,acon,area!
再定义面组件acon
!
*********以下选择接管端面并设定为面组件*************
lsel,s,radius,,dn1/2-tn1!
选择半径为接管1内半径的线段
asll!
按线选面
asel,r,loc,y,ky（59）,ky（58）!
再选择接管1端面
cm,apax1,area!
定义接管1端面面组件apax1
lsel,s,radius,,dn2/2-tn2!
选择半径为接管2内半径的线段
asll!
按线选面
asel,r,loc,y,ky（74）,ky（75）!
再选择接管2端面
cm,apax2,area!
定义接管2端面面组件apax2
lsel,s,radius,,dn3/2-tn3!
选择半径为接管2内半径的线段
asll!
按线选面
asel,r,loc,y,ky（9）!
再选择接管3端面
cm,apax3,area!
定义接管3端面面组件apax3
!
*********以下选择外表面并设定为面组件*************
lsel,s,radius,,Di/2+tc!
选择半径为筒体外半径的线段
lsel,u,loc,y,-hc!
去掉筒体端部线段
asll!
按线选面
asel,u,loc,y,0!
去掉厚度方向的面
cm,aouter,area!
定义面组件aouter
lsel,s,radius,,dn3/2!
选择半径为接管3外半径的线段
lsel,r,loc,y,ky（9）!
再选接管3端部线段
asll!
按线选面
asel,u,loc,y,ky（9）!
去掉厚度方向的面
cmsel,a,aouter!
添加面组件aouter
cm,aouter,area!
再定义面组件aouter
lsel,s,radius,,dn1/2!
选择半径为接管1外半径的线段
lsel,r,loc,y,ky（55）,ky（53）!
再选接管1端部线段
asll!
按线选面
asel,u,loc,y,ky（55）,ky（53）!
去掉厚度方向的面
cmsel,a,aouter!
添加面组件aouter
cm,aouter,area!
再定义面组件aouter
lsel,s,radius,,dn2/2!
选择半径为接管2外半径的线段
lsel,r,loc,y,ky（69）,ky（71）!
再选接管2端部线段
asll!
按线选面
asel,u,loc,y,ky（69）,ky（71）!
去掉厚度方向的面
cmsel,a,aouter!
添加面组件aouter
cm,aouter,area!
再定义面组件aouter
!
*********以下定义载荷步、加载并求解*************
time,1!
第一载荷步对应最大工作压力
cmsel,s,apax1!
选择面组件apax1
sfa,all,1,pres,pax21!
对接管1施加端部平衡面载荷
cmsel,s,apax2!
选择面组件apax2
sfa,all,1,pres,pax22!
对接管2施加端部平衡面载荷
cmsel,s,apax3!
选择面组件apax3
sfa,all,1,pres,pax23!
对接管3施加端部平衡面载荷
cmsel,s,acon!
选择面组件acon
sfa,all,1,pres,p2!
施加内压
alls!
全选
solve!
求解
save!
保存
time,2!
第一载荷步对应最低工作压力
alls!
全选
SFADELE,all,1,pres!
删除所有面载荷
cmsel,s,apax1!
选择面组件apax1
sfa,all,1,pres,pax11!
对接管1施加端部平衡面载荷
cmsel,s,apax2!
选择面组件apax2
sfa,all,1,pres,pax12!
对接管2施加端部平衡面载荷
cmsel,s,apax3!
选择面组件apax3
sfa,all,1,pres,pax13!
对接管3施加端部平衡面载荷
cmsel,s,aouter!
选择面组件aouter
sfa,all,1,pres,p1!
施加外压
alls!
全选
solve!
求解
save!
保存
fini!
退出求解器
!
******后处理***********
/post1!
进入后处理
LCDEF,1,1!
定义第一载荷步为loadcase1
LCDEF,2,2!
定义第二载荷步为loadcase2
LCASE,1!
读入loadcase1
LCOPER,sub,2!
减去loadcase2
LCWRITE,3!
将计算结果存为loadcase3
PLNSOL,S,INT,0,1!
显示应力云图，读取最大应力强度范围
PATH,a1,2!
设定路径
PPATH,1,48630!
设定路径第一个节点
PPATH,2,47980!
设定路径第二个节点
PRSECT,,0!
读取PL＋Pb＋Q范围判断疲劳曲线类型
fini
/post1
!
*****进行疲劳分析
FTSIZE,1,1,2!
设定疲劳评定的位置数、事件数及载荷数
!
*
FP,1,1e6,2e6,5e6,1e7,2e7,5e7!
根据疲劳曲线输入S－N数据
FP,7,1e8,1e9,1e10,,,
FP,13,,,,,,
FP,19,,
FP,21,194,157,127,113,105,99
FP,27,97,96,94,,,
FP,33,,,,,,
FP,39,,
!
*
FL,1,48630,1.0,1.0,1.0,try!
定义疲劳分析参数
SET,1,last!
读入第一载荷数据
FSNODE,48630,1,1!
计算并存储疲劳分析节点的各应力分量
SET,2,last!
读入第二载荷数据
FSNODE,48630,1,2!
计算并存储疲劳分析节点的各应力分量
!
FE,1,-1!
清除以前的疲劳参数与数据
FE,1,3.88e5!
设定事件循环次数
FTCALC,1,48630!
进行疲劳评定
fini
2008-4-1603:
23#2
gutie
助理工程师
精华0
积分41
帖子67
水位136
技术分0
状态离线再传一个
!
***************环境设置***************
/units,si
/title,Fatigueanalysisofcylinderwithflathead
!
***************参数设定***************
Di=1000!
筒体内径
t=20!
筒体厚度
hc=nint（4*sqrt（Di/2*t）/10）*10!
模型中筒体长度
tp=60!
平板封头厚度
r1=10!
平板封头外测过渡圆弧半径
r2=10!
平板封头
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