abaqus fe-safe 疲勞分析的案例
abaqus fe-safe疲勞分析-ch02 fe-safe軟件界面介紹
《fe-safe疲勞分析》系列課程是邀請臺灣士盟科技鄭鈞老師講解的系列課程，現在預售價69元，5月底前更新完后價格會再更新，第一節課免費試聽。
課程目錄
CH01-疲勞理論概述
CH02-fe-safe軟體介面
WORKSHOP01-帶孔洞圓管疲勞分析
CH03-損傷累積與修正因子
WORKSHOP02-轉軸多重形式荷載之疲勞分析
CH04-EN法介紹
WORKSHOP03-托架中低週期疲勞分析
視頻鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15144
展開 FE-SAFE—強大的疲勞分析軟件 附Fe-Safe6.5安裝教程下載
Fe-safe是一個強大的、全面的、容易使用的一系列疲勞分析軟件,不僅與最流行的有限元分析軟件直接接口, 還提供一個完全的材料庫和靈活多變的載荷譜定義方法，用戶可以直接對材料模型修改。
fe-safe計算下列數據
1、疲勞裂紋尖的產生位置；
2、疲勞裂紋產生時間；
3、工作應力安全系數——用于快速優化設計；
4、零件的存活概率（probability of survival）——“warranty claim” 曲線；
5、計算結果可以繪制成疲勞壽命，應力安全系數，存活概率的云圖。這些圖可以用有限元軟件的后處理程序繪制，比如ABAQUS/CAE。
Fe-safe被全世界很多工程技術水平領先的公司選用，分析零件的壽命
1、不同材料：鋼，鋁，鑄鐵；
2、不同加工過程：機械加工，鍛造，鑄造；
3、不同工作狀態：高溫，焊接，復雜裝配，沖壓。
Fe-safe 特征
1、使用S-N曲線的疲勞分析–使用應變－壽命的疲勞分析–高級，高精度的多軸疲勞分析；
2、鑄鐵的疲勞–高溫疲勞分析，例如活塞；
3、蠕變－疲勞分析。
獨有的特征
1、復雜荷載情況的模擬–軟件模擬或者實際測量的單軸或者多軸加載–有限元模型順序分析包括瞬態分析–使用彈性或者彈塑性有限元分析結果–塊加載 (Block loading spectra)；
2、使用PSD頻域荷載–模擬復雜的實驗荷載條件和實驗順序。
展開 聯合ABAQUS與Fe-safe的隨機振動疲勞分析（隨機疲勞理論及有限元軟件操作講解） ￥25
結論
本文介紹隨機疲勞壽命分析的基礎理論，并使用有限元軟件ABAQUS與Fe-safe聯合仿真技術，在基于PSD譜上，對某一啞鈴狀板梁進行了隨機振動疲勞壽命仿真分析，同時也介紹了該聯合仿真分析的流程。在分析結果中，對比了隨機振動仿真的RMS計算結果和fe-safe隨機疲勞壽命的計算結果，評估分析結果的可信度。此疲勞仿真分析技術對產品的開發有著重要的幫助，可以在產品設計階段有效控制其疲勞壽命, 指導結構設計，縮短開發周期，降低開發成本。
此外，后期我會補充一些實際項目中的應用案例，為讀者在解決實際的工程問題中提供一定的參考,敬請期待！
參考文獻
[1] 劉龍濤，李傳日，程祺. 某結構件的隨機振動疲勞分析[J]. 振動與沖擊，2013, 32(21)
[2] 林 明，謝里陽. 疲勞壽命預測頻域方法分析與比較[J]. 失效分析與預防，2016，11(5)
[3] 楊萬均，施榮明. 隨機振動應力幅值的分布規律[J]. 機械設計與研究，2011，27(6)
[4] 李西順. 基于OptiStruct的電動汽車電池包振動疲勞分析. Altair技術大會優秀論文
[5] 達索公司. Abaqus Analysis User's Manual. SIMULIA Abaqus 6.14
[6] 達索公司. fe-safe user manual. SIMULIA fe-safe 2018
展開 基于Abaqus和Fe-Safe凹口軸件的多軸疲勞分析 ￥12
本文為一凹口軸件的多軸疲勞分析，采用對延性金屬材料比較適用的 BrownMiller 疲勞算法 進行壽命計算。
1 問題描述
一凹口軸件（如下圖所示），左端固定，承受的載荷可視為 2 個工況：
工況 1：等效的 1000 牛*米的彎矩
工況 2：1000 牛*米的扭矩
2 分析過程
2.1 有限元計算
利用 Abaqus對模型進行線彈性有限元分析，計算為 2個靜力學分析步，分別對應前述 2 個工況。
具體計算文件參看：notched_shaft_elas.inp。
2.2 疲勞計算
經 Abaqus 計算，得到結果文件 notched_shaft_elas.odb。
step1 彎曲載荷結果
step2 扭轉載荷結果
2.2.1 打開有限元分析結果
從主菜單選擇 File-Clear Data and Settings…，清除之前項目的設置和數據；
從主菜單選擇 File-FEA Solutions-Open Finite Element Model...，選中前面 Abaqus計算的結果文件notched_shaft_elas.odb，在彈出的 Pre-Scan File 對話框里，點擊 Yes 確定預覽結果文件。 在接著彈出的 Select Datasets to Read 對話框里，在 Quick select 區域下，勾選 Stresses和 Last increment only，然后點擊 Apply to Dataset List 按鈕，確認每個 step 的最后一個增量步被選中：
點擊 OK 按鈕，讀入模型。
展開 
abaqus fe-safe疲勞分析CH01-疲勞理論概述
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課程目錄
CH01-疲勞理論概述
CH02-fe-safe軟體介面
WORKSHOP01-帶孔洞圓管疲勞分析
CH03-損傷累積與修正因子
WORKSHOP02-轉軸多重形式荷載之疲勞分析
CH04-EN法介紹
WORKSHOP03-托架中低週期疲勞分析
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展開 abaqus fe-safe疲勞分析CH03-損傷累積與修正因子
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CH01-疲勞理論概述
CH02-fe-safe軟體介面
WORKSHOP01-帶孔洞圓管疲勞分析
CH03-損傷累積與修正因子
WORKSHOP02-轉軸多重形式荷載之疲勞分析
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WORKSHOP03-托架中低週期疲勞分析
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展開 通用疲勞耐久性分析模塊fe-safe?對疲勞的幫助
通用疲勞耐久性分析模塊fe-safe?對疲勞的幫助
工業行業給制造商施加越來越大的壓力，要求其使用更少的材料，提供輕量級但更強勁的組件，降低維護成本和召回成本，用更少的時間。
許多公司使用先進的有限元分析計算設計壓力，但疲勞分析往往仍然通過電子表格分析方式，人工采集的應力。由于非常容易錯過失效位置，這種方式耗時和不可靠的。實驗室中針對原型機的結構組件疲勞測試亦非常的耗時。如果原型機過早失效，則一種昂貴的、設計-測試-再設計的開放式循環是必要的。項目時間節點和交付就會延遲。
采用fe-safe作為用戶設計過程的集成組件，可以使用戶具備：
●
優化設計，采用更少的材料；
●
減少產品召回和保修成本；
●
優化和驗證設計和測試項目；
●
在單一用戶界面，提高相關性測試和分析；
●
減少原型樣機測試時間；
●
縮短分析時間，從而減少人工時間；
●
增加用戶信心，用戶產品設計一次性通過測試時間表。
fe-safe 幫助用戶解決一下問題：
（1）結構組件的疲勞壽命；
（2）裂紋擴展與否；
（3）材料的優化，哪些材料可以保留，哪些額外的材料需要添加；
（4）設計的可靠性；
（5）哪些載荷引起疲勞損傷；
（6）導致疲勞裂紋的原因是什么？
fe-safe在交通工具、石油管道、車輛工程、能源、重型機械等各工業行業都有相關的應用，相關案例如：
1、某樣機后縱臂鏈接焊點的疲勞分析
2、管道架懸掛組件的疲勞分析
3、柴油機活塞的疲勞裂紋
4、某型增壓器扭轉隔離器彈簧的疲勞分析
展開 fe-safe蠕變疲勞分析
求fe-safe蠕變疲勞分析中文教程
FE-SAFE-離合盤疲勞分析
本文將對于離合盤的疲勞破壞進行分析。
一、分析方法
對模型施加最大的靜力載荷，得到相應的應力應變情況，導出應力應變的結果文件，供疲勞分析使用。使用ABAQUS。
導入靜力結果文件，計算S-N曲線，定義疲勞加載載荷歷程及幅值，計算得出全壽命（S-N）分析的疲勞壽命情況。使用fe-safe。
二、建模
根據離合盤的數模，生成網格模型。
在實際裝配過程中，波形盤與從動盤通過銷軸固定，由于建模過程中沒有將銷軸實體化，模型中將波形盤與從動盤的連接方式設置為TIE連接，以模擬銷軸的作用效果。在整個模型中，根據波形盤與從動盤的連接位置，設置了四組TIE連接。見圖1。
根據計算工況要求，在波形盤外圈的16個固定孔位置，進行全約束。見圖2。
將從動盤與內軸連接的所有作用點耦合到中心點，同時施加扭轉力矩。
三、離合盤靜力分析
在扭轉力學的作用下，得出離合盤的應力分布情況。
對模型施加最大的靜力載荷，得到相應的應力應變情況，導出應力應變的結果文件，供疲勞分析使用。
四、疲勞分析
在得到在最大載荷下的計算結果后，將結果文件導入到疲勞分析軟件fe-safe當中進行全壽命（S-N）分析。在該過程中，需獲得材料的S-N特性曲線，指定載荷歷程、載荷幅值，計算得到疲勞壽命。使用fe-safe自帶的材料管理器，自動生成相應材料的S-N曲線。
最后得出離合盤的疲勞情況。
FE-SAFE應用案例離合盤疲勞分析.pdf
展開 [分享] ANSYS/FE-SAFE疲勞分析資料
ANSYS/FE-SAFE 是專業的疲勞分析軟件,操作簡單,條理清楚, 很容易上手;
不過要對疲勞理論及材料損傷破壞理論熟練掌握,
使用這個軟件或其它疲勞分析軟件的朋友,歡迎交流.
QQ: 460813828
高級結構疲勞分析ANSYS_FE-SAFE.pdf
FE-SAFE—強大的疲勞分析軟件
Fe-safe是一個強大的、全面的、容易使用的一系列疲勞分析軟件,不僅與最流行的有限元分析軟件直接接口, 還提供一個完全的材料庫和靈活多變的載荷譜定義方法，用戶可以直接對材料模型修改。
fe-safe計算下列數據
1、疲勞裂紋尖的產生位置；
2、疲勞裂紋產生時間；
3、工作應力安全系數——用于快速優化設計；
4、零件的存活概率（probability of survival）——“warranty claim” 曲線；
5、計算結果可以繪制成疲勞壽命，應力安全系數，存活概率的云圖。這些圖可以用有限元軟件的后處理程序繪制，比如ABAQUS/CAE。
Fe-safe被全世界很多工程技術水平領先的公司選用，分析零件的壽命
1、不同材料：鋼，鋁，鑄鐵；
2、不同加工過程：機械加工，鍛造，鑄造；
3、不同工作狀態：高溫，焊接，復雜裝配，沖壓。
Fe-safe 特征
1、使用S-N曲線的疲勞分析–使用應變－壽命的疲勞分析–高級，高精度的多軸疲勞分析；
2、鑄鐵的疲勞–高溫疲勞分析，例如活塞；
3、蠕變－疲勞分析。
獨有的特征
1、復雜荷載情況的模擬–軟件模擬或者實際測量的單軸或者多軸加載–有限元模型順序分析包括瞬態分析–使用彈性或者彈塑性有限元分析結果–塊加載 (Block loading spectra)；
2、使用PSD頻域荷載–模擬復雜的實驗荷載條件和實驗順序。
展開 
Abaqus、Tosca和Fe-safe聯合仿真進行疲勞優化
1綜述
運用Abaqus、Tosca、Fe-safe聯合仿真，實現產品的疲勞優化。Abaqus進行有限元計算，結果ODB文件導入到Fe-safe中進行疲勞分析，疲勞分析的損傷值作為Tosca形狀優化的優化目標，Tosca對表面節點進行擾動，更新后的inp文件導入給Abaqus，如此循環實現疲勞優化。
圖1疲勞優化流程
2模型準備
2.1ABAQUS模型
有限元分析中采用線性分析，有2個LOADCASE，載荷分別為150MPa、70MPa（如圖2）。由于TOSCA中不支持*Part、*Instance、*Assemble等關鍵字，輸出inp文件時需進行設置，Model>Editattribute>Model>Donotusepartsandassembliesininputfile，如圖3所示。
圖2載荷
圖3輸出設置
導出inp后，寫批處理命令運行inp文件。
callabaqusjob=holeplate_damcpus=4int
2.2FE-SAFE模型
FE-SAFE中疲勞分析設置過程如下圖，導入FEA模型、設置分析集合材料、設置載荷工況，然后進行疲勞分析計算。
圖4FE-SAFE疲勞分析設置過程
疲勞計算完成后，在.\jobs\job_01\fe-results文件下生成holeplate_damResults.odb，last_run.stlx等文件。
展開 疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊下載
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊1:
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊.part01.rar
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊.part02.rar
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊.part03.rar
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊.part04.rar
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊.part05.rar
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊.part06.rar
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊.part07.rar
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊.part08.rar
疲勞分析軟件 Fe-safe 用戶手冊.part09.rar
展開 基于ABAQUS和FE-SAFE的低周疲勞仿真 附MicromechanicsPlugin下載
ABAQUS中有三種硬化模型，等向強化模(Isotropic hardening model)，運動強化模（linear Kinematic model）,混合硬化模型（combined）。等向強化模型適合模擬單調受載情況，不能用來模擬循環載荷。混合硬化模型能很好模擬材料的包辛格效應（bauschinger effect），適合用來做低周疲勞分析。ABAQUS中材料設置圖5，具體材料屬性如表1。
圖5 ABAQUS材料設置
表1 材料屬性
3.2 ABAQUS 邊界條件
疲勞式樣如圖6，標注為英寸，需轉為mm制。采用1/4模型，在對稱面上施加對稱約束，夾持端一側固定，另一端施加循環載荷，如圖7。單元類型為C3D8I，中間標距處網格加密。
圖6 疲勞式樣（單位為英寸）
圖7 FEA邊界條件
分別對不用應變幅進行有限元仿真，圖8為應變幅1.72%的總應變分布，標距范圍內均勻分布。圖9為中間位置單元的應力-應變響應，形成了閉合的遲滯曲線（增量步14~增量步53）。
圖8 應變幅1.72%的總應變分布
圖9 中間位置單元的應力-應變響應
4、 FE-SAFE疲勞分析
FE-SAFE 中有兩種方法來做彈塑性疲勞分析。
1) FEA中采用彈性材料進行分析，將應力導入到FE-SAFE中，用Neuber法進行塑性修正。該方法優點在于應力過程能夠在FE-SAFE中設置，缺點是不能考慮應力再分布。
2) FEA中進行彈塑性分析，將應力應變導入到FE-SAFE中進行疲勞分析。
FE-SAFE疲勞分析分為以下幾步，導入有限元模型、選擇材料、設置分析組（Group）、設置載荷。
展開 FE-SAFE在某車架垂直彎曲疲勞分析中的應用
圖2-2 車架材料的S-N曲線
2.3 分析載荷
2.3.1 靜態應力分析載荷
根據車架的軸距和前后軸滿載負荷、裝載質量、車輛滿載總質量，計算出車架上的加載位置，靜態應力分析所加載荷為：F=5.9KN。
2.3.2 垂直彎曲疲勞壽命分析載荷
根據車架的軸距和前后軸滿載負荷、裝載質量、車輛滿載總質量，計算出車架上的動態加載按正弦規律變化，范圍為：5.9KN～72.9KN，加載頻率為：f=1.1Hz。由于靜態應力分析時已經施加了靜載F=5.9KN，因此疲勞分析時載荷變化曲線范圍可取為：1.0～12.36。圖2-3為疲勞壽命分析時采用的載荷變化曲線。
圖2-3 車架垂直疲勞分析載荷
3 疲勞結果
3.1 疲勞試驗結果
圖3-1 車架垂直彎曲疲勞試驗裝置
圖3-1 顯示了車架垂直彎曲疲勞試驗裝置。
在疲勞試驗循環到7.7萬次時，車架縱梁下翼面的某一小孔處出現疲勞開裂。圖3-2為開裂后繼續循環造成車架斷裂的圖片。
圖3-2 車架垂直彎曲疲勞斷裂圖片
3.2疲勞分析結果
利用FE-Safe軟件進行疲勞壽命分析計算，得到的疲勞壽命分布圖如圖3-3所示。可以看到，分析計算得到的裂紋初始位置與圖3-2顯示的試驗結果吻合，開裂小孔附近的循環壽命為 N1=104.32=20989次和N2=104.94=88163次。
由于判斷疲勞試驗是否需要終止的標準是，肉眼看到明顯的裂紋，對于在裂紋萌生階段的細小裂縫無法觀測。因而可以判斷在循環到20989萬次左右時小孔處開始萌生微裂紋，
循環到8萬多次時會有肉眼所見的開裂，與疲勞試驗所得的7.7萬次相比，相差不大。
去掉該車架下翼面處的小孔后，利用FE-Safe軟件重新計算疲勞壽命。圖3-4為新方案的車架疲勞壽命分布圖。原車架下翼面小孔處的循環壽命達到16萬次，有明顯的提高。
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