ANSYS nCode DesigenLife振动疲劳分析

ANSYS nCode DesignLife凭借其在疲劳耐久性设计领域的完备功能和易用性，成为现代企业在产品设计过程中考虑疲劳耐久性设计的首选工具。她不仅具有常规的应力疲劳（高周疲劳）、应变疲劳（低周疲劳）功能，同时还可以进行高温热-机疲劳、复合材料疲劳、振动疲劳、焊缝疲劳等功能。本文着重介绍nCode DesignLife的振动疲劳分析技术。

在实际工况中，工业产品受到的激励类型往往是振动载荷激励，为了确保产品的结构可靠性和安全性，必须在产品设计阶段就确保该产品的振动疲劳寿命。下面列出了承受振动载荷的典型部件。

振动疲劳的典型载荷激励

🔹为了评估随机载荷引起的疲劳损伤，必须确定循环次数和应力范围

在随机荷载作用下，每个时间段的时程是不同的，但每个时间段的统计是不变的。

🔹窄带信号具有相应的正峰和负谷值

两个正峰（正峰-负谷-正峰）之间的信号为一个循环。

🔹宽频带过程在正峰和相邻负谷之间会有很小的应力循环

忽略这些小循环会低估疲劳损伤。

🔹常常会用到三个统计参数来估计随机振动信号的循环次数和应力水平。

·向上过零次数E[0]，也称为统计当量或期望频率

·峰值数E[P]

·不规则系数(γ)

🔹RPSD(响应PSD )矩

·E[0] 和 E[P] 可以从RPSD的矩进行估算

·不规则系数(γ)用于随机信号类型的评估

🔹DesignLife 中可以选择一些方法

·Narrow Band窄带

·Steinberg斯坦伯格

·Dirlik德里克 

·LaLanne拉朗尼

🔹所有四种方法

·采用统计参数评估循环数

·Miner’s Rule 累积损伤

🔹扫频载荷(Sine Sweep)

在许多情况下，振动被认为是谐波；这通常发生在旋转机械（发动机、涡轮机等）中，正弦可以扫描（正弦扫频）或固定（正弦驻留）。

🔹定频载荷(Sine Dwell)

🔹PSD叠加多个定频(Sine-on-Random)

Sine-On-Random加载通过允许用户指定宽频带加载来增强，以降低原始窄带方法固有的过于保守的问题。