对于不定振幅情况，Equivalent Alternating Stress(等效交变应力)，不能作为结果输出。这是因为单个值不能用于决定失效的循环次数，因而采用基于载荷历程的多个值。
Fatigue Sensitivity(疲劳敏感性)对于寿命‘块’也是可用的。 在不定振幅情况中也有一些自身独特的结果：
Rainflow阵列，虽然不是真实的结果，对于输出是有效的，在前面已经讨论了，它提供了如何把交变和平均应力从载荷历程划分成竖条的信息。
损伤阵列显示的是指定的实体(scoped entities)的评定位置的损伤。它反映了所生成的每个竖条损伤的大小。注意，结果是在指定的部件或表面的临界位置上的结果。
第四章 非比例载荷的疲劳分析
在第二章中,讨论了恒定振幅和比例载荷情况，本节将针对恒定振幅非比例载荷情况进行介绍。其基本思想是用两个加载环境代替单一加载环境，进行疲劳计算，不采用应力比，而是采用两个载荷环境的应力值来决定最大最小值。由于同一组应力结果不并不成比例，这就是为什么这种方法称为非比例
(non-proportional)的原因,但是两组结果都会使用到，由于需要两个解，所以可以采用求解组合来实现。
对于恒定振幅,非比例情况的处理过程与恒定振幅、比例载荷的求解基本相同,除了下面所提出的以外:
1.建立两个带不同载荷条件的环境(two Environment )分支条。
2.增加一个求解组合分支条( Solution Combination branch)，并定义两个环境。 3.为求解组合(solution combination)添加Fatigue Tool (和其他结果) ,并将载荷类型定义“非比例”（Non-Proportional）。 4.(定义)所需的结果并求解。
4.1 建立两个载荷环境( two loading environments:)
这两个载荷环境可以有两组不同的载荷以模仿两载荷的交互形式(支撑也是一样)，例如，一个是弯曲载荷，另一个是扭转载荷作为两个环境(Environments)，这样的疲劳载荷计算将假定为在这样的两个载荷环境下的交互受载的。一个交互载荷可以叠加到静载荷上，例如，有一个恒定压力和一个力矩载荷。对于其中一个环境(Environment)仅定义恒定压力，而另一个环境定义为恒定压力力矩载荷。这就将模仿成一个恒定压力和交变力矩。非线性支撑/接触(supports/contact)
或非比例载荷的使用，例如，仅有一个压缩支撑，只要阻止刚体运动，那么两个环境应该反映的是某一方向和其相反的方向的载荷。
4.2 从模型分支条下增加一个求解组合( Solution Combination )
在工作表(Worksheet)中，添加用于计算的两个环境(Environments)。注意，系数可以是一个数值，只有一种情况除外，即结果是被缩放的。注意，两个环境将会很好地用于非比例载荷。从两个环境（Environments）产生的应力结果将决定对于给定位置的应力范围。
4.3 求解组合(solution combination)添加Fatigue Tool
“Non-Proportional”必须作为“Type”在Details 栏中定义。任何其他选项将把两个环境(two Environments)当作线性组合(见sectionB的结尾)，比例系数、疲劳强度系数(因子)、分析类型以及应力组分都可以进行相应地设置。 4.4 (定义)所需的其它结果并求解
对于非比例载荷，用户可能需要获得与作用在比例载荷情况下同样的结果。 唯一的差别在于双轴指示(BiaxialityIndication)。由于所进行的分析是在作用在非比例载荷条件下，所以对于给定的位置，没有单个应 力双轴性存在.应力双轴性的平均或标准偏差可以在Details栏中进行设置。
平均应力双轴性是直接用来解释的.标准偏差显示的是在给定位置的应力状态改变量.因此,一个小标准偏差值是指行为接近比例载荷；而大的标准偏差值，则是指在主应力方向上的足够变化。
在两个环境(two Environments)首先得到求解以后,疲劳求解将自动进行。
基于Workbench的复杂条件下底部钻具组合疲劳寿命分析
发表时间：2013-2-25 作者: 闫永丽 杨秀娟 闫相祯 来源: 安世亚太
关键字: ANSYS教程 ANSYS资料 疲劳寿命分析 表面裂纹 本论文应用有限元法，对钻柱的下部钻具组合进行了疲劳寿命分析。利用ANSYS Workbench软件建立了下部钻具组合（ Bottom hole assembly ，简称BHA）的三维有限元模型，首次采用ANSYS Workbench 软件对该下部钻具组合进行了结构疲劳分析。考虑了不同裂纹形状以及埋深深度对钻具寿命的影响，文中分别对存在圆形、椭圆形（表层和深埋）裂缝的钻具进行寿命预测的计算。 1 前言
近年来，随着钻井深度的增加以及各种钻井技术的迅速发展，对钻柱性能的要求越来越高。而且钻柱常在交变应力和井壁摩擦碰撞的恶劣条件下工作，使得钻柱成为旋转钻井设备中的薄弱环节。特别是在深井作业中及硬地层，容易发生失效事故，其中疲劳失效是主要的失效形式。计算钻柱疲劳寿命可以为钻柱使用和管理提供依据。由于钻柱的疲劳失效往往没有可以观察的预兆，事故通常会造成极大地经济损失。为此，有必要在钻柱的结构设计过程中利用仿真手段，对其进行疲劳分析，以便在研发的早期就发现设计中的不足，并寻求优化
方案，降低事故危险。本文在前人研究的基础之上，采用有限元方法建立模型，以实验数据为依据，运用ANSYS Workbench仿真分析平台对下部钻具组合（BHA）进行了疲劳特性分析，得到了疲劳寿命使用系数以及各种裂纹对应的疲劳寿命。
2 分析模型 2.1 模型的建立
正钻井过程中钻柱在狭长的井眼内运动，受力十分复杂，本文主要研究受到轴向应力和扭转剪应力的情况下，下部钻具组合的疲劳寿命分析，图1所示为其仿真模型图：
本文研究的钻具基本结构尺寸为：
17.5’’钻头（0.5m）+接头（0.5m）+钻铤（9m）2根+扶正器（2m）+钻铤（9m）1根。钻压为5t，扭矩为5。 2.2 参数的设置
在ANSYS Workbench中Static Structural下，设置求解参数。选择insert/最大等效应力来寻找钻具峰值应力出现的位置。选择insert/fatigue tool选项设置疲劳强度削弱系数为0.8；在分析类型中有Goodman（古德曼）、Gerber（杰柏）和Soderberg（索德柏格）三种，其中Goodman（古德曼）理论在疲劳设计中应用最广，所以本文选择Goodman理论对疲劳寿命进行估计；在Fatigue Tool中，选择insert/life、Damage、Safety Factor选项，设置BHA的疲劳寿命、疲劳累积损伤系数和安全系数，设定设计寿命均为1.0e6次循环。
3 疲劳分析及其结果
3.1 无裂纹的BHA的疲劳分析结果
在ANSYS Workbench有限元分析软件中，按照以上简化模型和参数的设置，对下部钻具组合（BHA）的疲劳失效分析进行求解。
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在Solution的stress中查看BHA的应力云图。由应力云图2可以看出，最大应力值出现在钻柱底部，与工程实际经验结论相符合。安全系数（Safety Factor）的定义是零件或构件所用材料的失效应力与设计应力的比值。如图3所示，在Fatigue Tool/Safety Factor中可查到的BHA的疲劳安全系数为6大于1，说明此钻柱是安全的。损伤（damage）结果是指设计寿命与可用寿命的比值。当损伤数值大于1时，说明产生疲劳破坏，如图可知损伤的数值为0.00083，所以该BHA是安全的。由图5可知，该BHA的在交变载荷作用下的疲劳寿命为1.2e+009次。
3.2 无裂纹的BHA的疲劳分析结果