Creo Ansys Simulation 中的疲勞分析
關於疲勞分析
Creo Ansys Simulation 中的疲勞分析可讓您使用來自現有結構解決方案的應力或應變結果來評估疲勞壽命、疲勞損傷與安全係數。疲勞是對已解決的結構結果執行的後處理計算。
疲勞行為定義執行疲勞計算的方式。其中包括疲勞方法、負載定義、應力或應變分量，以及壽命相關參數。每個疲勞結果都會參照單一疲勞行為。
執行疲勞研究的先決條件
• 您必須先定義靜態或瞬態結構分析，再定義疲勞行為或結果。
• 模型必須只包含實體幾何才能進行疲勞評估。不支援樑、殼與殼對理想模型。參照必須為主體或元件。
• 確保在定義疲勞結果之前，已定義所有必需的疲勞材料內容。
• 定義疲勞行為、疲勞結果及執行疲勞分析需要進階 Creo Ansys Simulation 授權。
定義疲勞材料內容
計算疲勞結果之前，您必須為指派給模型的任何材料定義疲勞材料內容。修改現有材料或建立新材料。在「材料定義」(Material Definition) 對話方塊的「疲勞」(Fatigue) 區域中定義下列內容：
• 「應力壽命曲線」(Stress Life Curve) - 應力壽命 (S-N) 曲線定義彈性 (高循環) 疲勞條件下，交變應力振幅與失敗循環數之間的關係。它有助於預測材料在循環負載條件下的疲勞壽命。將應力壽命曲線定義為應力振幅對失敗週期的表格函數。應力幅度值必須為正。應力幅度與循環數都必須使用相同的比例 - 線性或對數。(應力幅度為線性，循環數為對數，反之亦然。)
• 「強度係數」(Strength Coefficient) - 強度係數是應變壽命 (ε-N) 方程式中的疲勞強度截距。這代表從疲勞曲線彈性部分外延至一次反轉 (2N = 1) 時的應力振幅。強度係數值較高的材料在彈性狀況下更能抵抗疲勞損傷。
• 「強度指數」(Strength Exponent) - 強度指數定義了應變-壽命曲線在雙對數座標下，其彈性部分的斜率。強度的負值越大，代表斜率越陡，這表示疲勞壽命隨應力的增加而更快速地減少。
• 「延性係數」(Ductility Coefficient) - 延性係數代表疲勞延性截距，對應一次反轉時的塑性應變振幅。這用於應變-壽命疲勞分析，代表塑性應變對疲勞壽命的貢獻。較高的延性係數值代表材料在失敗前可承受更多的塑性變形。
• 「延性指數」(Ductility Exponent) - 延性指數定義了應變-壽命曲線中塑性部分的斜率。這僅用於應變-壽命疲勞分析，並控制疲勞壽命隨塑性應變增加而減少的速度。延性指數的值通常為負值。延性指數的值越負，表示材料在塑性變形下疲勞壽命會迅速喪失。
• 「循環強度係數」(Cyclic Strength Coefficient) - 循環強度係數定義了在穩定循環負載下，產生單位塑性應變所需的應力。這用於循環應力-應變行為，且是將彈性應力轉換為循環塑性應變的必要參數。這對於應變-壽命疲勞與平均應力修正至關重要。較高的循環強度係數值表示對循環塑性變形具有更高的抗性。
• 「循環應變硬化指數」(Cyclic Strain Hardening Exponent) - 循環應變硬化指數定義了循環應力-應變曲線的非線性特性。當與循環強度係數配合使用時，它決定了在循環負載下，應力隨塑性應變增加的規律。它會影響應變振幅，並用於疲勞壽命計算。較高的循環應變硬化指數值表示較強的循環應變硬化，而較低的值則表示材料在循環負載下較容易發生軟化。
執行疲勞分析
步驟 1：執行結構分析
1. 建立結構研究並套用負載、條件約束與材料。
2. 執行模擬研究並核對應力或應變結果是否可用。
步驟 2：定義疲勞行為
1. 按一下「定義結果」(Define Results) 旁邊的箭頭，然後選取 
「疲勞行為」(Fatigue Behavior)。
「疲勞行為」(Fatigue Behavior)。2. 在「疲勞行為」(Fatigue Behavior) 對話方塊中，選取下列其中一個分析類型：
◦ 「應力壽命」(Stress life) - 應力壽命通常用於高週疲勞，並會使用應力結果與應力-壽命曲線來計算疲勞。
◦ 「應變壽命」(Strain life) - 應變壽命通常用於低週疲勞，並使用以應變為基礎的方程式。對於此方法，您必須定義無限壽命限制與其他應變壽命參數。
3. 從「分量」(Component) 清單中選取要用於疲勞計算的應力或應變分量。
4. 選取下列一種載入選項：
◦ 「完全反轉」(Fully reversed) - 這是平均值為零的恆定振幅負載。最大應力 (或應變) 會在相等張力與壓縮之間對稱交替。
◦ 「零」(Zero) - 在這種恆定振幅負載類型中，應力在零與正值之間變化。這具有非零的平均應力值。
◦ 「比率」(Ratio)- 在這種恆定振幅負載類型中，應力在由負載比率定義的兩個值之間變化。
在「零」(Zero) 或「比率」(Ratio) 負載類型的情況下，指定下列設定：
◦ 「平均應力理論」(Mean stress theory) - 針對應力壽命類型行為，從「無」(None)、Goodman 或 Gerber 值中選取。選取要用於疲勞行為的平均應力理論時，請參閱在疲勞設計中選擇正確的平均應力修正主題作為參考。
對於應變壽命類型行為，請從「無」(None)、Morrow 或 SWT 中選擇。
◦ 「負載比率」(Loading ratio) - 指定負載比率。負載比率為 3 代表應力或應變在實際振幅與 3 倍振幅之間變化，其平均值為振幅的 2 倍。
5. 指定縮放係數，即平均值與交變值的乘數。
6. 指定下列附加設定的值：
◦ 「無限壽命」(Infinite life) - 這是應變壽命分析類型的最大壽命。
◦ 「設計壽命」(Design life) - 指定模型設計的使用壽命。
◦ 「壽命單位」(Life units) - 選取壽命的單位。這可以有區塊、天、分鐘、秒等值。
7. 按一下「確定」(OK) 以建立疲勞行為。
步驟 3：定義疲勞結果
1. 按一下 > 
「輪廓繪圖」(Contour Plot)。
「輪廓繪圖」(Contour Plot)。2. 從「結果類型」(Results type) 清單中選取「其他」(Others) 以開啟「其他結果類型」(Other Result Types) 對話方塊。展開「疲勞」(Fatigue) 群組，然後選取所需的疲勞結果。
3. 選取實體主體或元件作為參考。
4. 選取現有疲勞行為或建立新疲勞行為。
5. 如果研究為瞬態，請選取模擬步驟。
6. 按一下「確定」(OK) 來計算並顯示疲勞結果。
步驟 4：審核並更新結果
疲勞結果會顯示為輪廓繪圖。如果修改疲勞行為，所有關聯結果都會在模型樹中標記為已過期，並且必須在更新時重新計算。
支援的疲勞結果
疲勞結果只能作為使用者定義的輪廓繪圖使用。疲勞結果不支援向量繪圖與探針。
可為疲勞行為定義下列疲勞結果：
• 雙軸指示
• 等效交變應力。針對「等效交變應力」結果使用應力-壽命疲勞行為。
• 疲勞損傷
• 疲勞壽命
• 安全係數
如需解讀這些結果的詳細資訊，請參閱解讀疲勞研究中的結果主題