原标题：掌握ANSYS Workbench与ANSYS nCode Design

据统计，每年早期断裂造成的损失达1190亿美元，其中95%是由于疲劳引起的断裂，如果应用疲劳耐久性技术，其中的半数是可以避免的。因此许多企业将疲劳耐久性定为产品质量控制的重要指标。

一、什么是疲劳，它有哪些特点

在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部永久结构变化的发展过程，称为疲劳。

疲劳问题具有下述特点：

1、扰动应力：只有在承受扰动应力作用的条件下，疲劳才会发生。

图1 疲劳载荷形式分类

2、局部失效：疲劳破坏起源于高应力或高应变的局部。疲劳破坏由应力或应变较高的局部开始，形成损伤并逐渐累积，导致破坏发生。

3、足够多次：疲劳破坏是在足够多次的扰动载荷作用之后，形成裂纹或完全断裂。足够多的扰动载荷作用之后，从高应力或高应变的局部开始，形成裂纹， 称为裂纹起始（或裂纹萌生）。

4、疲劳发展：疲劳是一个发展过程。由于扰动应力的作用，零、构件或结构一开始使用，就进入了疲劳的“发展过程”。材料发生疲劳破坏，要经历裂纹起始或萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失稳扩展 （断裂）三个阶段，疲劳总寿命也由相应的部分组成。因为裂纹失稳扩展是快速扩展，对寿命的影响很小，在估算寿命时通常不予考虑。故一般可将总寿命分为裂纹起始或萌生寿命与裂纹扩展寿命二部分，即

二、为什么要进行疲劳设计

机械结构计算类型主要包括强度、刚度、稳定性、疲劳寿命、优化等方面，强度计算无法考虑时间对于结构的影响，因此对结构进行疲劳寿命计算就非常必要了。因为，在实际工程中存在，静力学计算的最大应力位置（该应力是准确的），并不是产品的实际失效位置，原因就是产品实际工作时的应力是动态变化的，把时间这个变量考虑了进来，所以对于产品的复杂工况，必须进行疲劳寿命计算。

此外还有以下两种原因：

1、避免疲劳失效

产品出现不应当发生的疲劳失效会使企业的信誉受损，经济损失更大！

2、避免过大余量的设计

过大余量设计使得产品的成本增加，市场竞争力下降！

图2 金属件疲劳失效断裂口

3、疲劳寿命计算的利器-ANSYS nCode Designlife

ANSYS nCode DesignLife是一款行业领先的疲劳耐久性仿真软件。它可以在ANSYS Workbench平台上完成整个疲劳分析过程，操作界面友好。能够读取ANSYS、LS-Dyna、Abaqus、Nastran等软件的有限元计算结果，同时可以直接在Workbench中定义疲劳分析所需的材料属性，并将数据自动传递到ANSYS nCode DesignLife模块进行疲劳寿命计算和优化。

ANSYS nCodeDesignLife提供了完整的疲劳分析流程，基于有限元结果进行疲劳寿命分析，可以模拟所有类型的疲劳破坏，包括应力疲劳分析、应变疲劳分析、焊接疲劳分析、振动疲劳分析、热-机械疲劳分析和加速试验分析。

图3 瞬态的应变疲劳计算系统

图4 应力疲劳计算实例

ANSYS nCodeDesignLife可以与ANSYS优化模块联合使用并生成敏感度图，敏感度图可以显示输入参数如何影响输出结果的变化。使用这个工具，用户可以选择对疲劳寿命影响较大，同时对产品重量影响较小的参数进行优化

4、疲劳计算的五步法基于有限元的疲劳寿命计算，用户需要提供疲劳计算的有限元模型，计算模型的载荷谱，材料的疲劳性能曲线，选择合适的计算引擎和观察疲劳计算结果，如图所示

图5 疲劳计算五步法返回搜狐，查看更多

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