接着疲劳分析相关设置（二），讨论基于频率的疲劳分析及相关设置。Ansys Workbench可以使用谐响应、随机振动分析类型以及两者的组合分析来执行基于频率的疲劳分析。
![]()
1、谐响应分析
1）分析过程及结果
基于模态分析的谐响应分析方法详见谐响应分析流程。这里采用完全法，无需进行前置的模态分析，详见再说谐响应分析。模型及边界条件同疲劳分析流程中静力分析模型。采用完全法，频率范围2000-2500Hz（有个共振点），每间隔5Hz提取100个点的响应。![]()
分析变形及应力的频率响应，结果如下，在2140Hz频率下结构有共振。系统实际有阻尼和非线性，不会有这么大的响应。![]()
2）Fatigue Tool
Time - Harmonic，表明该疲劳分析基于时域的谐响应分析。Exposure Duration（曝光持续时间），仅适用于随机振动和谐响应分析。它指定加载的持续时间 。由此产生的损伤是在整个持续时间内的。默认设置为1秒 ，即计算出的损伤是基于1秒。对于谐响应分析，循环数（寿命）在内部计算为持续时间乘以所选频率，默认即为所选频率的数值。![]()
如2100Hz频率下，最小寿命为0.069739s，即146次循环。![]()
频率选择包括三种方式，单一频率、多频率以及正弦扫频。单一频率指定疲劳分析仅考虑定义频率下的应力水平，一般为关键频率，如上述的共振频率2140Hz。多频率，允许在表格数据窗口中手动指定频率值及其相应的持续时间。如多个共振频率，疲劳分析会考虑每个不同频率的应力，并累积疲劳损伤。如结构的多个共振频率点。![]()
正弦扫频，允许在表格数据窗口中手动指定频率值及其相应的比例因子。使用扫描速率和比例因子，从最低频率值到最高频率值执行正弦扫描，计算疲劳。该疲劳损伤也是累积的。![]()
2、随机振动
1）分析过程及结果
![]()
为保证后续的疲劳分析，需要打开计算速度和计算加速度选项。
![]()
随机振动PSD曲线如下（无实际工程意义），这里采用G加速度，沿Z向。同谐响应分析，关注的频率范围为2000-2500Hz。![]()
分析结果如下，基于统计学，应力、变形等结果均为均方根值（RMS），服从正态分布，取±3σ（6σ），概率99.73%。![]()
2）Fatigue Tool
![]()
Method Selection（方法选择）包括Narrow Band、Steinberg（默认）和Wirsching三个选项。是用于计算随机振动疲劳寿命的常用算法，指定了根据可用的 PSD 应力响应计算概率密度函数 （PDF） 的方法。仅适用于随机振动分析。Narrow Band，假设随机振动载荷的功率谱密度（PSD）具有窄带特性，即其能量集中在一个较窄的频率范围内。疲劳损伤可以通过雨流计数（Rainflow Counting）直接预测。Steinberg，由David Steinberg提出的经验方法，广泛应用于电子设备的疲劳分析。将随机振动视为重复循环载荷，通过计算均方根（RMS）应力和系统模态响应来预测疲劳寿命。Wirsching，基于Wirsching-Light修正因子，是窄带和宽频带的混合模型。考虑到宽频带随机振动中不完全相关的应力幅值，通过修正因子降低疲劳损伤的估计。3、组合分析
还可以选择从随机振动和谐波分析中计算疲劳损伤(Damage)，然后使用疲劳组合对象来组合效应，以便分析系统的总损伤。
对应两种分析类型，分别计算损伤。
![]()
插入疲劳组合和损伤。
![]()
![]()
最后定义疲劳组合和比例因子即可。
![]()
