當(dāng)結(jié)構(gòu)件承受的載荷激勵(lì)可能會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振的情況下，線性靜態(tài)疊加計(jì)算出來(lái)的應(yīng)力歷程可能不夠準(zhǔn)確。當(dāng)載荷引起了結(jié)構(gòu)共振時(shí)，結(jié)構(gòu)的某些位置的位移響應(yīng)會(huì)比施加等值靜態(tài)載荷時(shí)的位移值更大，因此結(jié)構(gòu)的應(yīng)力也會(huì)更大。
瞬態(tài)分析可以考慮結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和阻尼，以及在分析中包含了動(dòng)態(tài)載荷的瞬時(shí)效果來(lái)考慮這些動(dòng)態(tài)效應(yīng)。瞬態(tài)分析包括直接瞬態(tài)和模態(tài)瞬態(tài)，直接瞬態(tài)分析通過(guò)直接施加時(shí)間歷程載荷，為了保證計(jì)算精度需要一定的計(jì)算步長(zhǎng)，但隨著模型規(guī)模的增大及計(jì)算時(shí)間的延長(zhǎng)，需要大量的計(jì)算時(shí)間以及數(shù)據(jù)空間存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果。雖然直接瞬態(tài)分析可以考察結(jié)構(gòu)的實(shí)際響應(yīng)，最大應(yīng)力發(fā)生的時(shí)間等。因此需要根據(jù)實(shí)際情況選擇使用直接瞬態(tài)法。另一種瞬態(tài)法為模態(tài)瞬態(tài)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性通過(guò)模態(tài)表示，只需要計(jì)算出結(jié)構(gòu)所需要的模態(tài)，瞬態(tài)響應(yīng)的計(jì)算則相對(duì)很快，大多數(shù)的情況下模態(tài)瞬態(tài)較直接瞬態(tài)的計(jì)算時(shí)間少。當(dāng)然，模態(tài)瞬態(tài)計(jì)算還需要考慮模態(tài)截?cái)唷⑶蠼忸l率等問(wèn)題。
本文主要簡(jiǎn)單介紹一下模態(tài)瞬態(tài)疲勞分析操作流程，F(xiàn)E求解軟件使用nastran，疲勞分析軟件使用Ncode和Femfat兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
第一步：模態(tài)瞬態(tài)分析（SOL112）
支架底座兩個(gè)安裝點(diǎn)通過(guò)RBE2抓到一起，通過(guò)SPC1約束12456。激勵(lì)點(diǎn)施加隨時(shí)間變化的載荷。計(jì)算兩個(gè)工況，一個(gè)工況用于計(jì)算模態(tài)應(yīng)力（op2文件），另一個(gè)工況用于計(jì)算瞬態(tài)模態(tài)位移時(shí)間歷程結(jié)果（pch文件）。
激勵(lì)點(diǎn)隨時(shí)間變化的Z向加速度載荷
通過(guò)加速度功率譜分析，可以發(fā)現(xiàn)激勵(lì)頻率主要集中在6-150Hz之間，因此如果結(jié)構(gòu)的頻率也是在這個(gè)范圍之內(nèi)，靜態(tài)載荷分析法是無(wú)法正確評(píng)估結(jié)構(gòu)的疲勞響應(yīng)。
模態(tài)瞬態(tài)分析求解設(shè)置，分析包含兩個(gè)工況，工況1用于計(jì)算模態(tài)應(yīng)力，工況2生成模態(tài)位移時(shí)間歷程結(jié)果。
求解關(guān)鍵設(shè)置
1.特征值提取到300Hz（為保證結(jié)果精度，模態(tài)提取設(shè)置為2倍的激勵(lì)頻率）：
2.計(jì)算時(shí)間60s，和激勵(lì)載荷時(shí)間一致。計(jì)算頻率1000Hz，即步長(zhǎng)0.001s：
Nastran的時(shí)間歷程載荷激勵(lì)文件可以通過(guò)TSToFETable模塊來(lái)生成。
Mode1
Mode2
Mode3
模態(tài)位移時(shí)間歷程結(jié)果
Mode2
Mode3
Mode4
第二步：模態(tài)瞬態(tài)疲勞分析
Ncode模態(tài)瞬態(tài)疲勞分析流程圖
2.模態(tài)位移時(shí)間歷程結(jié)果
3.疲勞分析模塊，包括載荷映射、材料映射和其他疲勞求解設(shè)置
Ncode模態(tài)瞬態(tài)載荷設(shè)置：
疲勞分析載荷映射中，F(xiàn)E Load Cases
(1)
為模態(tài)應(yīng)力結(jié)果，本例中有5階模態(tài)。Time Series
(2)
中對(duì)應(yīng)有5個(gè)模態(tài)位移時(shí)間歷程結(jié)果。Load Case Assigments
(3)
中會(huì)在自動(dòng)匹配模態(tài)應(yīng)力結(jié)果和模態(tài)位移時(shí)間歷程結(jié)果。
Femfat模態(tài)瞬態(tài)疲勞分析設(shè)置
Femfat模態(tài)瞬態(tài)疲勞分析使用ChannelMAX模塊，模態(tài)應(yīng)力保存在op2結(jié)果文件中。模態(tài)位移時(shí)間歷程結(jié)果保存在pch文件中。由于femfat無(wú)法直接識(shí)別pch格式的文件，因此需要將pch格式的文件轉(zhuǎn)換為femfat可識(shí)別的格式，如Ncode dac格式的文件。這可以通過(guò)使用Ncode來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1.模態(tài)應(yīng)力結(jié)果保存在op2結(jié)果文件中，結(jié)果中包含所有求解的模態(tài)階次的應(yīng)力結(jié)果。
2.模態(tài)應(yīng)力結(jié)果有幾個(gè)頻率，就需要設(shè)置幾個(gè)LC工況。
3.模態(tài)位移時(shí)間歷程結(jié)果保存在pch文件中，femfat無(wú)法直接識(shí)別，可以通過(guò)Ncode將其轉(zhuǎn)化為femfat可以識(shí)別的文件，如Ncode dac格式文件。
Ncode和femfat都可以進(jìn)行模態(tài)瞬態(tài)疲勞分析。有限元求解設(shè)置是一致的，包括模態(tài)應(yīng)力和模態(tài)位移時(shí)間歷程結(jié)果的生成。Ncode可以直接識(shí)別nastran的模態(tài)位移結(jié)果pch文件，而femfat無(wú)法直接識(shí)別pch格式的結(jié)果文件，因此需要通過(guò)中間轉(zhuǎn)換來(lái)完成，比如hypergraph、Ncode等工具或者自己寫個(gè)轉(zhuǎn)換工具。
模態(tài)瞬態(tài)疲勞分析和多通道靜態(tài)疲勞分析的設(shè)置基本是一致的。
（文章來(lái)源于CAE數(shù)值優(yōu)化輕量化 ，作者方永利）
