仿真应用 | 基于Fatigue Tool应力疲劳强度评估

现实生活中，结构失效的80%以上属于疲劳失效，并且疲劳失效具有突发性，失效前没有明显的征兆。随着制造业竞争愈加激烈，在设计研发过程中对零部件进行疲劳强度校核显得越来越重要。Workbench的Mechanical模块自带Fatigue Tool功能，能基本满足用户的疲劳校核需要。

模型

如下图所示，钢棒左端面固定约束，右端面承受幅值为2000N的简谐作用力。从受力模型来看，为悬臂梁结构。尝试进行应力疲劳强度评估。

 

材料疲劳参数

使用EngineeringData的自带材料Structural Steel的疲劳参数：

网格

插入Body Sizing，设置如下：

网格设置

网格划分结果如下：

 网格状态

主应力结果

最大主应力（Average，平均节点应力）：

最小主应力（Average，平均节点应力）：

应力幅：

因为本案例为简谐作用力，可认为应力幅为：

（111.76+112.39）/ 2=112.075MPa

应力疲劳强度评估

Fatigue Tool的设置：

求解钢棒的寿命，下图结果表明，钢棒中部倒圆角处的疲劳寿命最低，为217030个载荷循环。

手算验证

根据仿真软件计算寿命217030，结合材料的疲劳参数S-N曲线，通过样条插值，反推应力幅为112Mpa。Fatigue Tool的计算结果是可靠的。

结论

• Workbench自带的Fatigue Tool能准确进行疲劳强度评估。

  
  

• Fatigue Tool设置简单，易学易用，但功能可能受限，因此ANSYS公司和HBM公司合作推出了ANSYS nCode DesignLife疲劳分析模块，具有强大的疲劳分析能力。