ALOF (Analysis Laboratory of Failure)軟件由University of Iowa、University of Glasgow與National University of Singapore的三位研究人員通力合作研發(fā)。主要目標(biāo)就是為用戶提供一個對含缺陷構(gòu)件方便準(zhǔn)確進行模擬計算的平臺，以評估含裂紋等缺陷金屬構(gòu)件的安全性與可靠性。ALOF的分析精度已為大量的實驗和學(xué)術(shù)論文所證明。
ALOF的主要功能和特色為：
⑴ 方便快捷地模擬含裂紋或缺陷體的失效破壞過程，評估裂紋構(gòu)件的安全與可靠性。建立分析模型時可不預(yù)設(shè)裂紋形狀，裂紋擴展過程更無需人工干預(yù)；為提高分析精度，用戶可在裂紋附近進行高效的分層加密。
⑵ ALOF擁有友好的用戶交互界面，用戶可以在交互界面上建立CAE網(wǎng)格模型、定義材料和荷載以及選擇多種裂紋求解算法。ALOF可以根據(jù)分析結(jié)果生成失效或破壞過程的動畫，提供用戶所需要的失效分析報告。
下面是采用該軟件對一個門式起重機主梁的角焊縫裂紋安全評估與檢修周期制定。
1、背景介紹及模型簡化ALOF實現(xiàn)
門式起重機主梁的角焊縫是最容易出現(xiàn)裂紋擴展的區(qū)域之一，我們以此部位為例介紹ALOF確定漏檢設(shè)備檢修周期的過程。

圖1.門式起重機示意圖

圖2.門式起重機主梁參數(shù)化建模對話框與參數(shù)化模型
通過對該設(shè)備進行現(xiàn)場儀器探測和主梁模型的有限元分析，發(fā)現(xiàn)在某角焊縫處存在最大拉應(yīng)力σm=150MPa，該部位受力如下圖3所示


圖3角焊縫模型
該角焊縫處存在一漏檢表面裂紋，以探測設(shè)備的漏檢長度作為裂紋初始長度，裂紋長度a =2mm，如下圖4所示。對該角焊接局部區(qū)域建立有限元模型，并定義初始裂紋，進行檢修周期的計算，有限元模型如圖所示。

(a) 導(dǎo)入二維CAD模型 (b) 生成平面網(wǎng)格模型 (c)拉伸得到實體網(wǎng)格模型
圖4.角焊接區(qū)建模過程
2、計算結(jié)果展示

圖 5.角焊接處裂紋擴展結(jié)果展示



圖6.動態(tài)裂紋擴展過程應(yīng)力云圖、網(wǎng)格變化及散點圖
3、確定檢修周期

(a) 安全系數(shù)與疲勞次數(shù)關(guān)系曲線 (b)裂紋擴展量和疲勞次數(shù)關(guān)系曲線
圖7.疲勞次數(shù)分析結(jié)果
由圖可知，該裂紋在應(yīng)力循環(huán)1.4百萬次以后，安全系數(shù)急劇變小，疲勞次數(shù)也趨于一極限值，此時結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞，而裂紋擴展前十步的疲勞次數(shù)達到總壽命的95%以上，故取該疲勞次數(shù)來確定檢修周期，根據(jù)國內(nèi)外實踐經(jīng)驗通常取疲勞擴展次數(shù)的十分之一作為檢修周期，所以該設(shè)備的檢修周期為：
檢修周期=1.46百萬次÷每日使用次數(shù)200÷一年365天÷保守系數(shù)10=2年