Steinberg
關注創(chuàng)建者：***yna1_ErId 創(chuàng)建時間：2021-04-02
Steinberg的實例教程
綜上所述，針對Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計損傷定律的三區(qū)間法的ANSYS隨機疲勞分析的一般過程是：
(1) 計算感興趣的應力分量的統計平均頻率(應力速度/應力)；
(2) 基于期望(工作)壽命和統計平均頻率，計算1
，2
和3
水平下的循環(huán)次數
、
和
；
(3) 基于S-N曲線查表得到
、
和
；
(4) 計算疲勞壽命使用系數。
顯然，根據其他隨機疲勞分析方法和ANSYS隨機振動分析結果，我們還可以進行許多類似的疲勞分析計算。
因此采用能夠描述物質凝聚態(tài)和膨脹態(tài)的Tilloston狀態(tài)方程和Steinberg-Guinan本構模型描述高溫高壓下材料的動態(tài)力學性能。具體的材料參數見表 1和表 2。
表1 Tilloston狀態(tài)方程
表2 Steinberg-Guinan本構模型參數
03結果對比
結合文獻中的試驗數據，分別對鋁合金結構和復合結構進行超高速撞擊模擬，結果對比如圖 2、圖 3。數值計算能夠準確反映出碎片云的基本特征和防護屏穿孔形貌。表 3為特征參數對比結果，數值計算和試驗結果的誤差絕對值在10%以內。
圖 2 相同工況下碎片云幾何尺寸對比
圖 3 防護屏穿孔形貌對比
表3 特征參數試驗與數值計算對比
小結
采用SPH算法研究彈丸超高速撞擊，彈丸和靶板的SPH粒子大小盡量保持一致，并且SPH粒子尺寸盡量細化，才能準確的模擬出碎片云的幾何形貌特征和尺寸參數；
AUTODYN和LS-DYNA兩種軟件均能模擬超高速撞擊，但是AUTODYN自帶碎片識別功能，為后續(xù)碎片云參數分析帶來極大的方便。
展開 圖9Advanced Edit設置
循環(huán)計數方法設置
nCode提供多種循環(huán)計數的方法，其中“Steinberg法”在電子行業(yè)應用較多。
右鍵點擊
“Vibration_Analysis”-properties-VibrationLoad_PSDCycleCountMethod-“Steinberg”。
圖 10循環(huán)計數方法設置
疲勞壽命結果
從下方云圖可以看出，該顯卡的最低壽命為8.111e7s。
圖 11壽命分布云圖
Steinberg提出了基于高斯分布的三區(qū)間法，可以計算出隨機振動中，應力最大點的平均頻率。
2. 利用Miner線性累計方法進行疲勞疊加計算，得出結果。
一 模型
二 模態(tài)分析
三 隨機振動分析
*MAT_JOHNSON_COOK
2 9.96000 0.46
0.900E-03 2.920E-03 0.310 0.25E-01 1.09 0.136E+04 210 0.100E-05
0.383E-05 -9.00E+00 3.00 0.00 3.00 0.00 0.00 0.00
0.00
*EOS_GRUNEISEN
1 0.394 1.489 0.00 0.00 2.02 0.47 0.00
1.00
1.4 MAT_PLASTIC_KINEMATIC
j SeH
鋼
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
4 7.83 2.07 0.300 0.400E-02 5.00E-02 1.00
0.00 0.00 0.00
高導無氧銅
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
1 8.93 1.17 0.350000 0.400E-02 0.100E-02 1.00
0.00 0.00 0.00
土壤
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
1 7.80 2.1 0.300 0.023 0. 0240. 1.00
0 0 0
1.5MAT_STEINBERG
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Steinberg-Guinan-Lund（SGL）模型：該模型可以模擬材料在高速沖擊負荷下的應變硬化和失效行為，并考慮了材料在高應變率下的非線性行為和溫度效應。
其中雙參數Johnson-Cook模型（JC模型）是一種廣泛應用于高速沖擊試驗的材料塑性本構模型。其優(yōu)勢包括：
能夠較好地描述材料在高應變率下的應變硬化和失效行為。
因此采用能夠描述物質凝聚態(tài)和膨脹態(tài)的Tilloston狀態(tài)方程和Steinberg-Guinan本構模型描述高溫高壓下材料的動態(tài)力學性能。具體的材料參數見表 1和表 2。
圖9Advanced Edit設置
循環(huán)計數方法設置
nCode提供多種循環(huán)計數的方法，其中“Steinberg法”在電子行業(yè)應用較多。
表1 UE編輯的重要關鍵字
Keywords
*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN
*EOS_JWL
*MAT_STEINBERG
*EOS_GRUNEISEN
*BOUNDARY_SPC_SET
默認使用電子行業(yè)主流的Steinberg隨機振動疲勞模型。這樣就可以在統一平臺下，完成帶預應力（熱應力）下，隨機振動分析及振動疲勞分析。
功率譜以Z向加載為例：
Z向功率譜/GB/T 31467.3-2015
Steinberg根據應力的高斯分布將結構的應力水平劃分為三個層次，分別為1σ、2σ、3σ應力。三個應力水平對應發(fā)生的頻率如下表所示。
Steinberg提出了基于高斯分布的三區(qū)間法，可以計算出隨機振動中，應力最大點的平均頻率。
2. 利用Miner線性累計方法進行疲勞疊加計算，得出結果。
一 模型
二 模態(tài)分析
三 隨機振動分析
三區(qū)間法又稱為三帶技術，是Steinberg通過整理與重新編排大量的試驗數據，提出的一種基于高斯分布與Miner準則的簡化方法，可用于分析結構在隨機振動環(huán)境下的疲勞壽命。它具有合理的準確度與精度，可以滿足大多數工程要求。
Steinberg, Lawrence Livermore National Laboratory, 1991 (Change 1 issued 1996), UCRL-MA-106439.
得到PSD應力后，再依據某些頻域疲勞失效模型，例如Dirlik算法、Lalanne算法或Steinberg算法等，就可以得到應力幅值區(qū)間的概率分布，進而得到疲勞壽命或者損傷值。
