行业应用方案 | 结构耐久性（疲劳）分析

Ansys 行业应用方案连载（23） | 结构耐久性（疲劳）分析

疲劳损伤是指在波动载荷下裂纹的萌生和/或扩展，在多次加载后，构件失去了强度，似乎很“累”，因此得名“疲劳”。疲劳裂纹是由局部区域的循环塑性变形引起的，疲劳失效往往发生在应力水平不足以导致单次使用便失效的场景。

现实世界中几乎所有的结构部件都要承受某种类型的重复或变化的载荷，疲劳过程中难以检测到损伤演化，同时，损伤累积往往是不可恢复的，可能在没有任何征兆的情况下导致灾难性故障。研究表明，80%-90%的结构失效具有疲劳机制，每年因为疲劳失效导致的经济损失高达数万亿美元。

仿真是开展耐久性设计和优化最经济、最有效的手段，设计师可以根据预期的寿命对产品设计进行优化。大幅地减少试验次数，提升品牌形象，降低故障率和返修成本。

Ansys提供完备的耐久性分析解决方案，从CAD 到疲劳分析结果无缝分析流程。从前处理（几何清理和网格划分）的SCDM，到结构分析求解器Mechanical和LS-Dyna，流体求解器Fluent，高级疲劳求解器nCode DesignLife，以及实现参数化、流程自动化的WorkBench平台，再到实现优化设计的optiSLang等等。整个耐久性分析可以完全整合到Ansys Workbench的工作流中。

• 热-机疲劳
  

• 高强螺栓疲劳

• 振动疲劳

• 载荷谱编制

• 蠕变疲劳

• 风电齿轮箱疲劳

• 风电轮毂疲劳

• 钻探设备疲劳

• 海洋平台疲劳分析

• 储液容器疲劳分析

• 医疗检测设备疲劳设计
  

• 人工关节磨损及疲劳

• 心脏起搏装置疲劳

• 可穿戴设备
  

• 大功率电器电源模块超高周疲劳

• 机构疲劳

• 钻头磨损

• 特殊工程车辆寿命设计

• 吊装结构疲劳

• 底盘结构疲劳
  

• 焊点焊缝疲劳

• 粘接结构疲劳

• 轮毂疲劳

• 排气歧管热-机耦合疲劳

• 电池包振动疲劳

• 三电系统结构疲劳

• 旋转机构磨损分析

通过CAE疲劳分析和设计，可以：１、大幅减少对物理测试的依赖，避免昂贵的设计和工具更改；２、通过先模拟，进行更智能、更快的物理测试；３、通过减少故障减少保修索赔；４、通过评估更多设计方案，降低成本和重量；５、提高标准化分析流程和报告的一致性和质量。

Ansys nCode DesignLife是一个基于CAE的疲劳分析系统，它包含了一套综合的求解器和从主流有限元分析（FEA）结果文件预测结构耐久性的先进方法。

• 嵌入式界面 - Ansys Workbench平台上的全新Ansys nCode DesignLife用户界面在单一流程中提供端到端的耐久性解决方案。与其他Ansys旗舰产品一样，它被完美的整合到了Workbench平台上，因此，用户无需退出Ansys Mechanical 界面进行前/后处理，并可以直接在后台运行强大的nCode求解引擎。

• 集成化流程 - 定制后的Ansys nCode DesignLife工作流程可与Workbench平台上的其他Ansys产品集成，因此用户可以将FEA结果文件直接传输到nCode用户界面。也可以通过将nCode工作流与Ansys DesignXplorer或Ansys optiSLang连接来执行参数化研究。

• 独立产品包 - 用户可以直接从Ansys Workbench平台访问nCode用户界面，并轻松访问来自Ansys、Glyphworks和其他FEA工具的结果。