疲劳.docx

1、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（SN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

2、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： Theory Su n - Soderberg yield stress (sy) 1 Goodman ultimate tensile stress (su) 1 Gerber ultimate tensile stress (su) 2 Morrow true fracture stress (sf) 1 - （2）多轴应力转换为单轴应力 这个转换其

3、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(

4、rain flow counting method)就是一种路径相关方法。其算法和原理可见“Downing, S., Socie, D. (1982) Simplified rainflowcounting algorithms. Int J Fatigue,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

5、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, Fatigue analysis of upper head of adsorber/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

6、! 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

7、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 !

8、 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 !

9、 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

10、 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 !

11、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2wprot,-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1，2vsbw,all ! 用工作面切割接管1，2vsel,r,loc,y,-hc*10,Di/10 ! 选择接管1，2多余

12、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

13、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

14、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, , ,n

15、me, , , , ,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

16、选面vsweep,all ! 剖分接管1cm,vcon1,volum ! 定义接管1为体组件vcon1lsel,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2cm,vcon2,volum ! 定义接管2为体组件vcon2lsel,s,radius,dn1/2 ! 选择半径为接管1外半径的线段asll !

17、 按线选面vsla ! 按面选体cmsel,u,vcon1 ! 去掉体组件vcon1vsweep,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vcon2vsweep,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,

18、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aconlsel,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,k

19、y(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aconcm,acon,area ! 再定义面组件aconlsel,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acon0ksel,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 !

20、 定义面组件acon1cmsel,s,acon0 ! 选择面组件acon0cmsel,u,acon1 ! 从面组件acon0中去掉面组件acon1cmsel,a,acon ! 添加面组件aconcm,acon,area ! 再定义面组件aconlsel,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acon0ksel,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

21、线段 asll ! 按线选面cm,acon1,area ! 定义面组件acon1cmsel,s,acon0 ! 选择面组件acon0cmsel,u,acon1 ! 从面组件acon0中去掉面组件acon1cmsel,a,acon ! 添加面组件aconcm,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apax1lsel,s,ra

22、dius,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

23、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aouterlsel,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aoutercm,aouter,area ! 再定义面组件aouterlsel,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) !

24、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aoutercm,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aoutercm,aouter,area ! 再定义面组件aouter! * 以

25、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aconsfa,all,1,pres,p2 ! 施加内压alls ! 全选solve ! 求解save !

26、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apax3sfa,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aoutersfa,all,1,pres,p1 ! 施加外

27、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load case 1LCDEF,2,2 ! 定义第二载荷步为load case 2 LCASE,1 ! 读入load case 1 LCOPER,sub,2 ! 减去load case 2LCWRITE,3 ! 将计算结果存为load case 3PLNSOL,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

28、 ! 设定路径第二个节点PRSECT, ,0 ! 读取PLPbQ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SN数据FP,7,1e8,1e9,1e10, , , FP,13, , , , , ,FP,19, ,FP,21,194,157,127,113,105,99FP,27,97,96,94, , ,FP,33, , , , , ,FP,39, ,!* FL,1,48630,1.0,1.0,1.0,try ! 定义疲劳分析

29、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 2008-4-16 03:23 #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, Fatigue analysis of cylinder with flat head! *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