大纲

主要内容

一、概述

1、为什么要进行疲劳与断裂分析          

2、疲劳的定义

3、疲劳的分类                          

4、疲劳破坏的基本特征  

5、结构抗疲劳设计方法                  

6、Ansys nCode 产品简介

7、疲劳数值计算的五要素

二、材料的疲劳

强度

1、疲劳试验试样及其制备                

2、循环应力

3、材料的S-N曲线                      

4、材料的疲劳极限

5、疲劳分析的统计学基础                

6、材料的P-S-N曲线

工程实例-1：等幅载荷作用下阶梯轴疲劳计算

三、S-N曲线修正原理与方法

1、概述

2、应力集中对疲劳强度的影响与修正方法

2.1理论应力集中系数Kt            

2.2理论应力集中系数Kt的有限元求解方法 

2.3有效应力集中系数Kf（Kσ）       

2.4缺口应力集中问题的nCode处理方法

3、尺寸效应对疲劳强度的影响与修正方法   

3.1 nCode的缺陷：无法考虑尺寸效应（独创）

3.2光滑试件的尺寸系数                 

3.3非规则（含缺口）零件的尺寸系数        

3.4基于TCD法（临界距离法）、ANSYS有限元和matlab计算尺寸系数

3.5将尺寸效应（尺寸系数）嵌入nCode的方法与试验验证

4、表面状况对疲劳强度的影响与修正方法

4.1表面加工状况                        

4.2表面腐蚀状况

4.3表面强化状况（表面处理）            

4.4零件表面状态的nCode修正方法

5、加载方式对疲劳强度的影响与修正方法

6、平均应力对疲劳强度的影响与修正方法   

7、其他因素对疲劳强度的影响

8、由材料S-N曲线获得零件S-N曲线的方法  

9、零（构）件的疲劳强度校核与寿命估算    

10、nCcode估计材料疲劳曲线的方法

工程实例-1:中心孔缺口件应力集中系数的有限元计算与验证

工程实例-2:阶梯轴应力集中系数的有限元计算与验证

工程实例-3:基于TCD法的中心缺口板尺寸系数的有限元计算与试验验证

工程实例-4:基于临界距离法（TCD法）的拱桥吊杆锚固耳板的尺寸系数计算

工程实例-5:阶梯轴S-N曲线的估算、疲劳强度验算与疲劳寿命估算 

三、nCode疲劳载荷处理原理与

方法

1、疲劳载荷类型                    

2、变幅载荷谱与Miner线性累积损伤理论

3、随机载荷谱与循环计数法、雨流计数法                

4、随机疲劳载荷谱的编制

4.1 nCode载荷信号的预处理              

4.2 nCode雨流计数法 

4.3基于nCode雨流计数法的载荷谱编制

5、有限元结果的获取方法与输出格式

6、nCode载荷谱与疲劳循环应力生成方法

6.1恒定幅值载荷                        

6.2时间步载荷                  

6.3时间序列载荷（ Time series ）       

6.4混合载荷谱

6.5时间序列载荷（外部载荷）的导入与处理

7、nCode有限元结果输入模块             

8、有限元结果导入组

工程实例-1:变频时间序列载荷谱的生成方法

工程实例-2:不同时间序列载荷谱的合成

工程实例-3:随机载荷谱的雨流计数法演示

工程实例-4:基于刚柔耦合动力学的连杆机构载荷谱模拟与疲劳循环应力的生成

五、应力疲劳与名义应力法

1、概述                                

2、nCode应力疲劳计算基本流程

3、nCode应力疲劳求解器                 

4、nCode应力组合方法

5、nCode多轴评价方法                   

6、nCode存活率设置方法

7、nCode小循环设置方法                 

8、nCode事件处理方法

9、nCode应力梯度修正方法               

10、nCode应力疲劳计算其他设置 

11、nCode应力疲劳计算方法                

12、名义应力法基本理论                   

12.1材料S-N曲线法                     

12.2 零件S-N曲线法 

13、零件S-N曲线法的nCode实现技术    

14、材料S-N曲线法的nCode实现技术

工程实例-1：双边U型缺口板尺寸效应、疲劳寿命计算与尺寸效应、疲劳寿命试验验证分析

工程实例-2：随机载荷作用下运动连杆机构疲劳寿命分析（振动疲劳） 

六、应变疲劳与局部应力应变法

1、概述                                

2、单调应力-应变响应

3、循环应力-应变响应

3.1滞回环  hysteresis loops            

3.2循环应力-应变曲线

3.3材料的记忆特性

4、随机载荷下的应力-应变响应            

5、应变—寿命( E-N)曲线 

6、材料疲劳性能参数的估算方法           

7、平均应力修正 

8、缺口件的应变疲劳                     

9、应变疲劳分析的局部应力应变法  

10、nCode应变疲劳计算设置

10.1 nCode标准应变疲劳材料参数         

10.2 nCode计算流程

10.3 nCode应变疲劳求解方法             

10.4 nCode应变组合方法

10.5 nCode平均应力修正方法             

10.6 nCode多轴评价方法

10.7弹塑性修正方法                     

10.8弹塑性极限载荷修正方法

11、基于Ansys+nCode的局部应力应变法

工程实例-1:铝合金缺口板应变疲劳nCode仿真与疲劳试验验证

工程实例-2:压力容器的应变疲劳计算

工程实例-3:自行车架的应变疲劳计算

七、振动疲劳频域

计算方法

1、振动疲劳概述                         

2、振动疲劳计算方法对比

3、基于频域法的结构振动疲劳寿命分析原理  

4、结构随机振动疲劳寿命分析流程

5、基于AWB-nCode的振动疲劳计算方法

工程实例-1:自行车前叉随机振动疲劳寿命计算

八、点焊疲劳

1、概述                                 

2、焊点的有限元模型

3、疲劳应力的计算                       

4、焊点S-N曲线

5、焊点损伤计算                         

6、点焊疲劳计算流程

7、nCode点焊疲劳计算设置

工程实例-1:车身减振器支座焊点疲劳计算

九基于焊接疲劳规范和名义应力法的焊接疲劳

计算

1、概述                                 

2、焊缝名义应力Ｓ-Ｎ 曲线

3、名义应力Ｓ-Ｎ 曲线的修正             

4、焊接疲劳细节

5、疲劳强度等级                         

6、IIW标准（国际焊接协会标准）

7、英国BS7608标准                      

8、美国船级社ABS标准

9、挪威船级社DNV标准                   

10、nCode名义应力法计算设置

工程实例-1:基于名义应力法的管球焊接节点的疲劳寿命计算与试验验证分析

十、基于焊接疲劳规范和热点应力法的焊缝疲劳计算

1、概述                                 

2、热点应力的分类与外推方法

3、热点应力Ｓ-Ｎ 曲线                   

4、焊接疲劳细节

5、疲劳强度等级                         

6、IIW标准（国际焊接协会标准）

7、英国BS7608标准                      

8、美国船级社ABS标准

9、挪威船级社DNV标准                   

10、nCode热点应力法计算设置

工程实例-1:基于热点应力法的管球焊接节点的疲劳寿命计算与试验验证分析

十一、热（温度）-机（机械载荷）耦合疲劳（高温蠕变疲劳）

1、概述                                 

2、蠕变背景

3、Ansys nCode蠕变疲劳模型             

4、蠕变疲劳计算方法

5、应力合并方法                         

6、应力限制

7、温度限制                             

8、nCode热机疲劳计算设置

工程实例-1:波纹结构的热-机耦合疲劳计算

工程实例-2:波纹结构的蠕变疲劳计算

十二、断裂力学基本概念与断裂参数计算

1、概述                                 

2、裂纹的分类

3、断裂问题的分类                       

4、常用的断裂参数

4.1 应力强度因子                        

4.2 能量释放率

4.3 J积分                              

4.4 T应力

4.5 材料构型力                          

4.6 C*积分

工程实例-1：蠕变过程中三通管的断裂参数计算

工程实例-2：含裂纹压力容器断裂参数计算与使用安全性评价

十三、基于内聚力模型的界面裂纹扩展模拟

1、概述

2、基于界面单元的内聚力模型             

3、基于接触单元的内聚力模型

4、Workbench界面层裂失效模拟操作详解

5、Workbench接触粘结失效模拟操作详解

工程实例-1：基于接触单元的复合材料板界面开裂分析

工程实例-2：基于界面单元的T型粘结接头的界面裂纹扩展计算

十四、结构疲劳裂纹扩展寿命计算

1、简介                                 

2、ΔK-da/dN 曲线定义

3、疲劳裂纹扩展寿命预测模型             

4、疲劳裂纹扩展寿命预测方法

5、主要计算步骤                         

6、应力强度因子估计主要方法

7、疲劳裂纹扩展寿命分析流程             

8、自适应网格裂纹扩展技术

9.Workbench自适应网格裂纹扩展计算操作详解

工程实例-1:法兰轴疲劳裂纹扩展模拟、疲劳寿命计算与试验验证