一個案例學會ncode:彎扭組合載荷下的試件疲勞分析,附帶詳講視頻和案例模型

詳細文檔描述,詳解操作視頻,一個案例學會Workbench ncode,沒問題!其實文檔和視頻,有一個就夠學習用了,兩種都提供看個人需求。學習的是基礎流程操作,更多詳細操作可看作者的視頻課程。文檔是官方案例翻譯成中文后,又加入了很多經驗內容。

該案例對一個試件加載不同工況的彎曲和扭轉組合載荷,使用得到的應力結果進行疲勞分析。結構計算中含有兩個加載步,使用兩個測試非恒幅載荷(序列載荷)來計算不同工況的疊加疲勞,基于這個案例可以實現不同工況的疲勞損傷疊加計算。視頻文件主要演示練習workbench和ncode的基礎操作,一些經驗介紹會更詳細一些。

1.1 演示文件

數據文件可以在安裝目錄\demo\ansys_designlife\01_SNAnalysis_Workbench\中的GlyphWorks文件夾中找到,需要的文件包括:

·sae_shaft_1.wbpz

·shaft_loads.s3t

建議將文件復制到工作文件夾中,使用副本文件完成案例演示,對工作文件夾需有讀寫權限。雖然workbench支持中文路徑和中文界面,但是ncode不支持中文界面,建議使用英文路徑完成相關練習。

1.2 Workbench結構計算

后綴為.wbpz的文件為存檔壓縮文件,使用前需要打開并另存為.wbpj文件。

啟動Workbench,選擇文件>打開或者導入均可,選擇.wbpz后綴文件直接打開也行,然后另存為即可。

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2.sae_shaft_1工程項目中包含一個DesignModeler幾何處理模塊和一個靜態結構模塊。 

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疲勞仿真要求使用nCode材料庫中的材料,不然進入nCode中會提示報錯,重新指定材料屬性,并更新Mechanical模塊。

 1. 雙擊B2(B模塊的第二行)位置進入Engineering Date工程數據。

 2. 雙擊模塊頂部的Engineering Data Suorces,打開Engineering Data Sources窗口。該窗口羅列出了所有可用的材料數據。鼠標向下滾動并選擇nCode_matml。(如果nCode_matml當前不顯示,單擊Click here to add a new libary后邊的磁盤圖標,瀏覽ANSYS nCode DesignLife安裝目錄下的glyphworks\mats文件,選擇nCode_matml.xml。)

 5. 選擇nCode_matml作為數據源,其內容就會展示在下方Outline窗口中。向下滾動,找到Carbon Steel SAE1045_390_QT。點擊可查看材料疲勞特性類型及其材料信息。該材料集包含EN疲勞分析所需的EN材料屬性。點擊該數據集上的加號Add,將此材料模型添加到Engineering Data中。

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添加材料于Engineering Data中,便獨立于Engineering Data Sources之外,可進行修改或將其屬性設置為參數。

6.點擊Project(項目)返回工程項目。

7.在工程項目示意圖中,雙擊B4編輯模型。

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9.模型幾何結構為Solid實體。展開geometry列表,選擇零件Solid,查看Solid窗口左下方的詳細信息。在“Material(材料)> Assignment(任務)”下,選擇Carbon Steel SAE1045_390_QT.

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10.單擊頂部菜單上的一個案例學會ncode:彎扭組合載荷下的試件疲勞分析,附帶詳講視頻和案例模型的圖9Solve更新方案。

該模型的分析包含兩個加載步。軸的大端完全固定,小端定義兩個載荷。第一個力施加在Y方向上,第一個載荷步下大小為1N,第二個載荷步下大小為0。

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下圖為Mises等效應力云圖,該載荷下應力主要集中在軸肩半徑周圍。

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第二個載荷是在X方向上施加的扭矩,第一個載荷步下大小為0,第二個載荷步下大小為1000Nmm。扭矩產生的應力狀態如圖所示。

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完成結構分析后,進入DesignLife計算疲勞。

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使用workbench的疲勞工具也可以計算部件疲勞,但是只能查看一個部件的疲勞壽命或者損傷,不能計算多個工況的疊加疲勞損傷情況。但是使用該疲勞工具計算疲勞問題,非常直觀易懂,可以作為初級疲勞計算案例使用,有助于理解SN曲線、載荷系數、應力比、應力選擇等相關疲勞概念。

 11.選擇File::Close Mechanical

Workbench項目界面左側工具箱中有DesignLife的八種分析系統。

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前兩種方法適用于高周疲勞和低周疲勞的應變壽命分析。nCode EN Constant使用結構分析結果的開始和結束時刻比例系數乘以結構應力分析結果生成應變載荷循環。nCode EN TimeSeries使用結構應力結果以及時間歷程載荷,通過線性疊加創建應變歷程。nCode EN Constant系統并更改Load Mapping對話框中的Loading type,可以輕松設置nCode En時間步長。

 SN分析系統適合于高周期疲勞的應力-疲勞分析。系統提供了恒定幅值和時間歷程兩種加載方式。

 后邊兩個系統是在頻域內進行應力-疲勞分析,分別是nCode SN VibrationPSD 和 nCode SN VibrationSweptSine。

 最后兩個系統使用焊縫分析引擎來分析焊縫。第一個是nCode WeldShellSeam,用于解決基于殼體的焊接模型。第二個是nCode WeldSolidSeam,用于求解基于固體元素的焊接模型。

 1.3添加應變疲勞分析系統

1.本案例中使用時間序列載荷進行應變疲勞計算。在分析系統選擇中選擇nCode EN TimeSeries (DesignLife)系統,然后將其拖放到單元B6(靜態結構系統)上。

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DesignLife系統被整合到項目中,與結構分析模塊系統共享材料工程數據,并從結構計算中導入計算結果。(編輯DesignLife之前點擊更新。)

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2.右擊DesignLife系統的Solution單元(C5),并從菜單中選擇Edit。雙擊打開也行。

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程序完成以下操作:

a. DesignLife在新窗口中打開。

b. DesignLife自動加載分析流程。該流程使用一組連接的模塊來執行疲勞計算。

c. 結構計算ANSYS結果文件(.rst文件)被加載在Simulation_Input 中。

d. 創建一個與材料、材料名稱和部件名稱相關的材料列表文件,并將其加載到Bill_of_Material_Input中。

e. 相關材料數據被寫入一個matml文件,該文件被設置為DesignLife的默認材料數據庫。此文件包含材料列表中的材料定義。

f. 疲勞分析系統中的單位制和結構系統中的單位制保持一致。在本例中,ANSYS結構單元設置為公制單位 (MPA,MM,N,TNMM,DEGC)。

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進行疲勞分析之前,我們需要加載載荷歷程文件,并將其加載到load Mapper中。

1.4映射加載歷史文件

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操作步驟:

1.從主菜單中選擇“文件:打開數據文件”。出現“打開數據文件”對話框。

2.使用Browse按鈕移動到GlyphWorks\demo\ansys_designlife\01_SNAnalysis_Workbench。

3. 單擊Scan Now,將已識別的數據加載到Available Test窗口中。選擇shaft_loads.s3t然后點擊>按鈕。

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4. 單擊對話框底部的Add to File List,將該數據插入到DesignLife Available Date中。

 時間部分在DesignLife界面左側的Available Date窗口中。

5.點擊“時間系列”文件夾前面的箭頭符號以展開樹。

6.拖動shaft_loads.s3t到TimeSeries_Input上。TimeSeries_Input上的測試數改為“1”,這表示輸入的加載文件已經開始加載。請注意,Simulation_Input和TimeSeries_Input都具有顯示按鈕,可以選擇這些按鈕以直觀地展示它們的輸入數據。

以下內容為付費內容,請購買后觀看

包含3個文件

附加包括Workbench原始文件,操作詳細講解視頻。Workbench原始文件可下載,視頻不可下載只能網頁觀看,付費后文末可觀看。

sae_shaft_1.wbpz
275.26KB
shaft_loads.s3t
477.11KB
Fatigue Analysis of a Simple Shaft under Combined Bending and Torsion.pdf
3.15MB
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