在日益激烈的市場競爭中，產品的壽命和可靠性成為人們越來越關注的焦點。每年因結構疲勞，大量產品在其有效壽命期內報廢，由于疲勞破壞而造成的惡性事故也時有出現，因此許多企業將耐久性定為產品質量控制的重要指標。

傳統的設計過程，機械產品的疲勞壽命通常通過物理樣機的耐久性試驗得到，不但耗資巨大，而且許多與失效相關的參數也不能在試驗中得出，試驗結論往往受許多偶然因素的影響。產品投放市場后，耐久性問題的出現造成許多新產品失去競爭力，同時帶來巨大的經濟損失和企業形象損失。

隨著計算機技術發展而誕生的現代設計技術，使企業以較低的成本設計出高耐久性產品成為可能。在產品設計階段采用AWE(ANSYS Workbench Environment) Fatigue，可以在物理樣機制造之前進行疲勞分析和優化設計，預測產品壽命，真正實現等壽命周期設計，并可極大降低制造物理樣機和進行耐久性試驗所帶來的巨額研發費用。

疲勞分析定義

疲勞是指結構在低于靜態極限強度載荷的重復載荷作用下，出現斷裂破壞的現象。例如，一根能夠承受300kN拉力作用的鋼桿，在200kN循環載荷作用下，經歷1×10⁶次循環后也會破壞。導致疲勞破壞的主要因素如下：

• 載荷的循環次數；

• 每一個循環的應力幅；

• 每一個循環的平均應力；

• 存在局部應力集中現象

真正的疲勞計算要考慮所有這些因素，因為在預測其生命周期時，它計算某個部件的“消耗”是如何形成的。

AWE Fatigue程序處理疲勞問題的過程

AWE Fatigue疲勞計算以ASME鍋爐和壓力容器規范(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)作為計算依據，采用簡化了的彈塑性假設和Miner累積疲勞準則。

除了根據ASME規范所建立的規則進行疲勞計算外，用戶也可編寫自己的宏指令，或選用合適的第三方程序，利用AWE Fatigue計算的結果進行疲勞計算。AWE Fatigue程序的疲勞計算能力如下：

• 對現有的應力結果進行后處理，以確定體單元或殼單元模型的疲勞壽命耗用系數(fatigue usage factors)(用于疲勞計算的線單元模型的應力須用戶輸入)；

• 可以在一系列預先選定的位置上，確定一定數目的事件及組成這些事件的載荷，然后將這些位置上的應力存儲起來；

• 可以在每一個位置上定義應力集中系數和給每一個事件定力比例系數。

摘自《ANSYS Workbench設計、仿真及優化》，作者：李兵、何正嘉、陳雪峰。

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總結

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