利用隨機振動分析功能實現隨機疲勞分析
ANSYS隨機振動分析功能可以獲得結構隨機振動響應過程的各種統計引數（如：均值、均方根和平均頻率等），根據各種隨機疲勞壽命預測理論就可以成功地預測結構的隨機疲勞壽命。本文介紹了ANSYS隨機振動分析功能，以及利用該功能，按照Steinberg提出的基於高斯分佈和Miner線性累計損傷定律的三區間法進行ANSYS隨機疲勞計算的具體過程。 １．隨機疲勞現象普遍存在在工程應用中，汽車、飛行器、船舶以及其它各種機械或零部件，大多是在隨機載荷作用下工作，當它們承受的應力水平較高，工作達到一定時間後，經常會突然發生隨機疲勞破壞，往往造成災難性的後果。因此，預測結構或零部件的隨機疲勞壽命是非常有必要的。2．ANSYS隨機振動分析功能介紹ANSYS隨機振動分析功能十分強大，主要表現在以下方面：1.具有位移、速度、加速度、力和壓力等PSD型別；2.能夠考慮a阻尼、b阻尼、恆定阻尼比和頻率相關阻尼比；3.能夠定義基礎和節點PSD激勵；4.能夠考慮多個PSD激勵之間的相關程度：共譜值、二次譜值、空間關係和波傳播關係等；5.能夠得到位移、應力、應變和力的三種結果資料： 1s位移解，1s速度解 和1s加速度解；
3．利用ANSYS隨機振動分析功能進行疲勞分析的一般原理在工程界，疲勞計算廣泛採用名義應力法，即以S-N曲線為依據進行壽命估算的方法，可以直接得到總壽命。下面圍繞該方法舉例說明ANSYS隨機疲勞分析的一般原理。當應力歷程是隨機過程時，疲勞計算相對比較複雜。但已經有許多種分析方法，這裡僅介紹一種比較簡單的方法，即Steinberg提出的基於高斯分佈和Miner線性累計損傷定律的三區間法（應力區間如圖1所示）：
應力區間 發生的時間
-1s ~+1s 68.3%的時間
-2s ~+2s 27.1%的時間
-3s ~+3s 4.33%的時間
99.73%
大於3s的應力僅僅發生在0.27%的時間內，假定其不造成任何損傷。在利用Miner定律進行疲勞計算時，將應力處理成上述3個水平，總體損傷的計算公式就可以寫成：其中：
：等於或低於1s水平的實際迴圈數目（0.6831 ）；：等於或低於2s水平的實際迴圈數目（0.271 ）；：等於或低於3s水平的實際迴圈數目（0.0433 ）；, , ：根據疲勞曲線查得的1s、2s和3s應力水平分別對應許可迴圈的次數。
綜上所述，針對Steinberg提出的基於高斯分佈和Miner線性累計損傷定律的三區間法的ANSYS隨機疲勞分析的一般過程是： (1) 計算感興趣的應力分量的統計平均頻率(應力速度/應力)； (2) 基於期望(工作)壽命和統計平均頻率，計算1 ，2 和3 水平下的迴圈次數、和； (3) 基於S-N曲線查表得到、和； (4) 計算疲勞壽命使用係數。顯然，根據其他隨機疲勞分析方法和ANSYS隨機振動分析結果，我們還可以進行許多類似的疲勞分析計算。
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