msc.fatigue stand alone疲劳分析实例

nSoft疲劳分析理论与应用实例 123

图4-33 S-N曲线的描述

对于本题给出的SN方程SN?2.5?10，需要先求出(s1，N1)和(s2，N2)两个点。 把N1=1000代入SN方程可得

2102.5?1010S1??5000MPa；所以，图4-32中的第1个点的参数进行如下设置

1000First Life Point N1：1000

stress Amplitude at N1,S1:5000MPa 把N2=1000代入SN方程

2.5?1010可得S2??158.11388MPa。 610对SN公式取对数，可得

2log(S)?log(N)?10log(2.5)

所以，图4-32中的第2个点的参数进行如下设置 second Life Point N2：1000000

stress Amplitude at N2,s2:158.1138MPa 所以

log(S)??0.5log(N)?10log(2.5)

这里我们将S-N曲线的用一段直线来描述，所以b1=b2=-0.5。在图4-32中进行如下设置： slop after N2，SLOP：-0.5

由于题中只是给出S-N曲线的公式，并未给出应力比，我们认为给出的S-N曲线是在对称载荷下试验得到的，所以

R-Ratio of test，R：-1

在这里，由前面对于载荷的定义可以看出，最大疲劳载荷的幅值是150 MPa，我们认为其小于断裂极限，所以断裂强度的设置只要大于150MPa即可，只要设置在大于150MPa范围内，对计算结果就不会产生影响，因而这里设置为

Ultimate Tensile strength，UTs：4000MPa

点击OK按钮，完成S-N曲线设置，这时弹出疲劳系数修正窗体，如图4-34所示。

124

第4章 应力疲劳分析

图4-34 疲劳系数修正对话框

（5）疲劳系数修正

由于本例只进行简单的名义应力疲劳分析，不考虑疲劳系数，所以将其设为1。 Kf：1.0

点击OK按钮，进入结果设置选项。 （6）结果设置及显示

结果设置向导如图4-35所示。这里最需要引起关注的是No of bins选项，它是指在雨流计数过程中，将载荷时间历程划分的区间数目，其大小直接影响到疲劳损伤的计算精度，由于本题的结果是计数之后得到的，为提高计算精度，所以应该设置的大一些，这里取允许的最大值。

No of bins：100

疲劳损伤按实际损伤进行计算，并要求创建计数结果文件和损伤时间历程文件，载荷直方图采用默认选项，所以进行如下设置。

Damage：Actual Cycles file：Yes

Damage-time file：Yes Histogram：Auto

nSoft疲劳分析理论与应用实例 125

图4-35 结果设置向导

点击OK按钮，开始疲劳计算，计算完毕后，弹出如图4-36所示的结果总结对话框。

图4-36 结果总结

从图上可以看出，疲劳损伤Damage为0.11967，疲劳寿命Estimated Life为8.4RepeatS，即为8.4年。

高级提示：

126

第4章 应力疲劳分析

实际上除了上述得到的疲劳分析结果，读者可以通过DiSplay ReSultS选项调出疲劳计数结果，以及疲劳损伤随时间的变化结果。

由于本例比较简单，上述结果可以用手算得到。

将表中si的结果代入到SN方程，可以得到Ni，填入表中第三列，然后采用Miner法则计算累积疲劳损伤，即D??ni/Ni?0.121，疲劳寿命n?1?8.27年，与nSoft的计算D结果相比8.4年相差很小。读者可以考虑一下，产生上述误差的原因是什么？其实主要原因是软件对疲劳载荷进行了重新计数，划分成100个bins，这是载荷时间历程离散后引起的误差。