基于ANSYS二次開發(fā)的結(jié)構(gòu)疲勞壽命與破壞概率可視化技術.pdf

1、疲勞破壞是工程結(jié)構(gòu)和機械失效的主要原因之一，據(jù)統(tǒng)計約有50-90％的機械結(jié)構(gòu)的破壞屬于疲勞破壞，引起疲勞失效的循環(huán)載荷的峰值往往遠遠小于根據(jù)靜態(tài)斷裂分析估算出來的“安全載荷”，產(chǎn)品的疲勞壽命是現(xiàn)代設計中一個重要指標，疲勞分析在結(jié)構(gòu)設計中占有重要的地位。 本文針對ANSYS疲勞分析的不足，利用ANSYS提供的參數(shù)化程序設計語言（APDL）、用戶界面設計語言（UIDL）和二次開發(fā)專用語言（TCL/TK），對ANSYS進行二次開發(fā)，

2、開發(fā)出了與ANSYS界面風格一致的FatigueTool程序模塊。 首先，對有限元模型進行應力分析，應用三峰谷計數(shù)法對載荷譜進行循環(huán)計數(shù)，結(jié)合材料的S-N曲線和Miner累積損傷理論，估算疲勞壽命，以叉車為計算模型，實現(xiàn)其全場的壽命可視化； 其次，出于有限元分析對大量的時域信號處理困難的考慮，本文采用基于頻域的功率譜密度法（P.S.D法）計算隨機振動下構(gòu)件的疲勞壽命，并結(jié)合導彈吊掛的算例，實現(xiàn)壽命可視化；再者，針對Miner線

3、形累積準則的不足，考慮載荷加載的順序效應和累積損傷統(tǒng)計分散性，結(jié)合汽車前軸的算例，計算出疲勞累積破壞概率，實現(xiàn)其全場的可視化，從另一個側(cè)面來反映載荷對構(gòu)件造成的疲勞破壞；最后，借助試驗設計中拉丁超立方抽樣和響應面近似模型技術，構(gòu)造出目標函數(shù)和約束條件，采用主要目標法，結(jié)合飛機起落架中扭力臂的算例，開發(fā)出參數(shù)化建模程序，實現(xiàn)對零件的基于壽命的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。 實例計算表明，本文基于ANSYS二次開發(fā)的FatigueTool模塊能夠