一个案例学会ncode：弯扭组合载荷下的试件疲劳分析，附带详讲视频和案例模型 原创

详细文档描述，详解操作视频，一个案例学会Workbench ncode，没问题！其实文档和视频，有一个就够学习用了，两种都提供看个人需求。学习的是基础流程操作，更多详细操作可看作者的视频课程。文档是官方案例翻译成中文后，又加入了很多经验内容。

该案例对一个试件加载不同工况的弯曲和扭转组合载荷，使用得到的应力结果进行疲劳分析。结构计算中含有两个加载步，使用两个测试非恒幅载荷（序列载荷）来计算不同工况的叠加疲劳，基于这个案例可以实现不同工况的疲劳损伤叠加计算。视频文件主要演示练习workbench和ncode的基础操作，一些经验介绍会更详细一些。

1.1 演示文件

数据文件可以在安装目录\demo\ansys_designlife\01_SNAnalysis_Workbench\中的GlyphWorks文件夹中找到，需要的文件包括：

·sae_shaft_1.wbpz

·shaft_loads.s3t

建议将文件复制到工作文件夹中，使用副本文件完成案例演示，对工作文件夹需有读写权限。虽然workbench支持中文路径和中文界面，但是ncode不支持中文界面，建议使用英文路径完成相关练习。

1.2 Workbench结构计算

后缀为.wbpz的文件为存档压缩文件，使用前需要打开并另存为.wbpj文件。

启动Workbench，选择文件>打开或者导入均可，选择.wbpz后缀文件直接打开也行，然后另存为即可。

2.sae_shaft_1工程项目中包含一个DesignModeler几何处理模块和一个静态结构模块。 

疲劳仿真要求使用nCode材料库中的材料，不然进入nCode中会提示报错，重新指定材料属性，并更新Mechanical模块。

 1. 双击B2（B模块的第二行）位置进入Engineering Date工程数据。

 2. 双击模块顶部的Engineering Data Suorces，打开Engineering Data Sources窗口。该窗口罗列出了所有可用的材料数据。鼠标向下滚动并选择nCode_matml。(如果nCode_matml当前不显示，单击Click here to add a new libary后边的磁盘图标，浏览ANSYS nCode DesignLife安装目录下的glyphworks\mats文件，选择nCode_matml.xml。)

 5. 选择nCode_matml作为数据源，其内容就会展示在下方Outline窗口中。向下滚动，找到Carbon Steel SAE1045_390_QT。点击可查看材料疲劳特性类型及其材料信息。该材料集包含EN疲劳分析所需的EN材料属性。点击该数据集上的加号Add，将此材料模型添加到Engineering Data中。

添加材料于Engineering Data中，便独立于Engineering Data Sources之外，可进行修改或将其属性设置为参数。

6.点击Project（项目）返回工程项目。

7.在工程项目示意图中，双击B4编辑模型。

9.模型几何结构为Solid实体。展开geometry列表，选择零件Solid，查看Solid窗口左下方的详细信息。在“Material（材料）> Assignment（任务）”下，选择Carbon Steel SAE1045_390_QT.

10.单击顶部菜单上的Solve更新方案。

该模型的分析包含两个加载步。轴的大端完全固定，小端定义两个载荷。第一个力施加在Y方向上，第一个载荷步下大小为1N，第二个载荷步下大小为0。

下图为Mises等效应力云图，该载荷下应力主要集中在轴肩半径周围。

第二个载荷是在X方向上施加的扭矩，第一个载荷步下大小为0，第二个载荷步下大小为1000Nmm。扭矩产生的应力状态如图所示。

完成结构分析后，进入DesignLife计算疲劳。

使用workbench的疲劳工具也可以计算部件疲劳，但是只能查看一个部件的疲劳寿命或者损伤，不能计算多个工况的叠加疲劳损伤情况。但是使用该疲劳工具计算疲劳问题，非常直观易懂，可以作为初级疲劳计算案例使用，有助于理解SN曲线、载荷系数、应力比、应力选择等相关疲劳概念。

 11.选择File：：Close Mechanical

Workbench项目界面左侧工具箱中有DesignLife的八种分析系统。

前两种方法适用于高周疲劳和低周疲劳的应变寿命分析。nCode EN Constant使用结构分析结果的开始和结束时刻比例系数乘以结构应力分析结果生成应变载荷循环。nCode EN TimeSeries使用结构应力结果以及时间历程载荷，通过线性叠加创建应变历程。nCode EN Constant系统并更改Load Mapping对话框中的Loading type，可以轻松设置nCode En时间步长。

 SN分析系统适合于高周期疲劳的应力-疲劳分析。系统提供了恒定幅值和时间历程两种加载方式。

 后边两个系统是在频域内进行应力-疲劳分析，分别是nCode SN VibrationPSD 和 nCode SN VibrationSweptSine。

 最后两个系统使用焊缝分析引擎来分析焊缝。第一个是nCode WeldShellSeam，用于解决基于壳体的焊接模型。第二个是nCode WeldSolidSeam，用于求解基于固体元素的焊接模型。

 1.3添加应变疲劳分析系统

1.本案例中使用时间序列载荷进行应变疲劳计算。在分析系统选择中选择nCode EN TimeSeries (DesignLife)系统，然后将其拖放到单元B6（静态结构系统）上。

DesignLife系统被整合到项目中，与结构分析模块系统共享材料工程数据，并从结构计算中导入计算结果。（编辑DesignLife之前点击更新。)

2.右击DesignLife系统的Solution单元(C5)，并从菜单中选择Edit。双击打开也行。

程序完成以下操作：

a. DesignLife在新窗口中打开。

b. DesignLife自动加载分析流程。该流程使用一组连接的模块来执行疲劳计算。

c. 结构计算ANSYS结果文件（.rst文件）被加载在Simulation_Input 中。

d. 创建一个与材料、材料名称和部件名称相关的材料列表文件，并将其加载到Bill_of_Material_Input中。

e. 相关材料数据被写入一个matml文件，该文件被设置为DesignLife的默认材料数据库。此文件包含材料列表中的材料定义。

f. 疲劳分析系统中的单位制和结构系统中的单位制保持一致。在本例中，ANSYS结构单元设置为公制单位 (MPA,MM,N,TNMM,DEGC)。

进行疲劳分析之前，我们需要加载载荷历程文件，并将其加载到load Mapper中。

1.4映射加载历史文件

操作步骤：

1.从主菜单中选择“文件：打开数据文件”。出现“打开数据文件”对话框。

2.使用Browse按钮移动到GlyphWorks\demo\ansys_designlife\01_SNAnalysis_Workbench。

3. 单击Scan Now，将已识别的数据加载到Available Test窗口中。选择shaft_loads.s3t然后点击>按钮。

4. 单击对话框底部的Add to File List，将该数据插入到DesignLife Available Date中。

 时间部分在DesignLife界面左侧的Available Date窗口中。

5.点击“时间系列”文件夹前面的箭头符号以展开树。

6.拖动shaft_loads.s3t到TimeSeries_Input上。TimeSeries_Input上的测试数改为“1”，这表示输入的加载文件已经开始加载。请注意，Simulation_Input和TimeSeries_Input都具有显示按钮，可以选择这些按钮以直观地展示它们的输入数据。