ANSYS Ncode焊缝疲劳寿命评估实用指南

ANSYS Ncode Designlife求解器中的焊缝疲劳寿命分析方法起源于沃尔沃汽车公司和查尔姆斯理工大学，该算法采用的是非常通用的应力基疲劳寿命评估方法，特别适合于汽车零部件中1-3 mm厚度的薄钢板件，对于更厚的实体结构建模部件，也支持基于ASME锅炉与压力容器的规范的疲劳寿命计算。

这种方法基本上与标准的S-N方法相似，只是需要进行一些特殊的考虑去处理焊缝，详细特点如下：

1. ANSYS Ncode Designlife起源于薄板焊缝结构；

2. 算法根据有限元求解数据的网格点力去计算焊趾的结构应力，相对标准的应力推倒方式，该算法对网格剖分状况不那么敏感。结构应力推导过程在SAE 982311中有详细描述。为在Ncode中使用网格力方式，网格力数据必须被包含在有限元结构仿真结果数据中，并且设置Ncode软件ANSYS Group properties中Entity Data Type为Force Moment选项。

3. 可选的，节点位移和转动数据也可以用于确定焊缝周围单元的应力值，使用该方式，节点力和位移数据必须包含在有限元结构文件中，并且设置Ncode软件ANSYS Group properties中Entity Data Type为Displacement选项。

4. 网格剖分方面，对于薄板件壳模型，焊缝周围的区域尽可能划分为5 mm大小的规整网格，尽可能避免使用三角形网格。

5. 若采用了以上应力或位移推导应力方式，Ncode软件将基于焊缝周边单元数据，推导焊趾和焊根单元非平均的节点应力值用于疲劳寿命评估。焊喉部位采用焊喉单元中心应力值评估疲劳寿命。

6. 若采用网格点力方法，依据网格点力数据去推导焊趾和焊根单元边中间点的平均膜应力和弯曲应力，进而可以计算焊趾和焊根上下表面的法向应力，用于做法向方向的疲劳寿命评估。当需要对焊喉部位进行寿命评估计算时，Ncode将基于焊缝单元的两个焊缝边计算应力值，然后平均到中心位置。网格力方法要求采用线性单元。

7. Ncode焊缝疲劳寿命评估算法评估了弯曲应力对总应力的贡献度，根据占比大小取确定，焊缝为刚性或柔性，不同的弯曲力占比，需要采用不同的S-N材料曲线，软件会根据弯曲应力比重S-N曲线进行自动插值处理。

ANSYS Ncode Designlife焊缝疲劳仿真流程

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