結構完整性的案例
結構完整性評估和大變形分析
結構完整性評估和大變形分析
作者：胡少偉 著
出版社：黃河水利出版社
ISBN：7807340142
印次：1
紙張：膠版紙
出版日期：2006-1-1
字數：260000
版次：1
內容提要：
結構完整性評估和大變形分析一直是土木、機械和力學及其航空航天領域專家學者研究的重要課題。本書是作者通過多年研究工作在結構非破壞性評估和結構大變形計算分析方面 的簡略總結。書中首次把有限元線法引入斷裂力學，推導建立了斷裂有限元線法，用于結構的完整性分析和評估。全書分為四部分：第一部分（第一、二、三、四和五章）敘述了斷裂和有限元線法及其在機翼開裂分析中的應用以及與一階可靠性法相結合評估結構完整性方面的研究成果；第二部分（第六、七章）介紹了最新超聲波檢測結構疲勞裂縫技術以及定量非破壞性評估技術與概率可靠性方法相結合的應用情況；第三部分（第八、九、十、十一和十二章）詳細提供了兩種大變形理論在某發動機飛輪圓盤分析評估中的應用，給出了爆炸強度和開裂屈服的計算方法，并與其他軟件進行了分析對比；第四部分（第十三章）初步分析了材料不連續屈服特性對結構失穩和破壞的影響規律。
本書可供有關科研、設計和工程單位的科技工作者參考，也可作為高等院校土木、水利、力學及其機械類專業研究生的教學參考書。
展開 《結構完整性評估和大變形分析》
ISBN：7807340142
印次：1
紙張：膠版紙
字數：260000
版次：1
內容提要：
結構完整性評估和大變形分析一直是土木、機械和力學及其航空航天領域專家學者研究的重要課題。本書是作者通過多年研究工作在結構非破壞性評估和結構大變形計算分析方面 的簡略總結。書中首次把有限元線法引入斷裂力學，推導建立了斷裂有限元線法，用于結構的完整性分析和評估。全書分為四部分：第一部分（第一、二、三、四和五章）敘述了斷裂和有限元線法及其在機翼開裂分析中的應用以及與一階可靠性法相結合評估結構完整性方面的研究成果；第二部分（第六、七章）介紹了最新超聲波檢測結構疲勞裂縫技術以及定量非破壞性評估技術與概率可靠性方法相結合的應用情況；第三部分（第八、九、十、十一和十二章）詳細提供了兩種大變形理論在某發動機飛輪圓盤分析評估中的應用，給出了爆炸強度和開裂屈服的計算方法，并與其他軟件進行了分析對比；第四部分（第十三章）初步分析了材料不連續屈服特性對結構失穩和破壞的影響規律。
本書可供有關科研、設計和工程單位的科技工作者參考，也可作為高等院校土木、水利、力學及其機械類專業研究生的教學參考書。
展開 白皮書：重型裝備的耐久性和結構完整性
重型裝備都是在世界上極為惡劣的環境中運行，所以從結構完整性和耐久性的角度來看，重型裝備堪稱設計要求嚴苛的車輛類型。
下載本白皮書，了解完全集成式 3D 仿真 CAE 解決方案以及真實數據收集和測試軟件包如何幫助重型裝備 OEM 以更低成本和更快速度將高質量的新產品推向市場。
重型裝備的耐久性測試
雖然仿真可通過虛擬方式驗證產品的設計和壽命，但物理測試在了解真實負載方面發揮著關鍵作用。現場數據評估中的耐久性測試包括數據采集硬件、數據采集軟件和數據分析軟件等要素。
Simcenter 的數據采集
現場采集數據給重型裝備 OEM 帶來了諸多挑戰。其解決辦法是使用先進的數據采集系統，該系統應該非常高效且經過優化，可以大幅減輕工程師和操作員的工作負擔。使用 Simcenter SCADAS RS 確定數據采集硬件系統之后，就可以采用基于個人電腦的軟件解決方案（例如適用于測試工程的集成式解決方案 Simcenter Testlab）連接到硬件。通過 Simcenter RS Recorder 應用程序靈活訪問系統，可以使用任何設備（如個人電腦、平板電腦和手機等）在無線模式下采集和上傳數據。該智能操作系統可以自動管理自身，所以操作員可以專注于駕駛設備。
用于耐久性預測的 CAE 仿真
結構分析是仿真的起點。在對某個組裝件進行測試時，該 3D 仿真解決方案會將計算機輔助設計 (CAD) 和 CAE 工具關聯起來。仿真測試可用于開展虛擬測試，即開展在重型裝備常見物理場景中難以實現的測試。西門子的 Simcenter 3D 為重型裝備制造商進行 3D 仿真提供了全面的完全集成式 CAE 解決方案。
展開 解決方案 | 輕量化結構完整性測試
</span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">新型輕質結構對結構完整性測試提出了全新的要求，包括</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">模擬測試</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">和</span> <strong style="color: rgb(51, 182, 177);">物理測試</strong> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">。對測試工程師來說，評估材料的特性仍然是一個新的課題，因為材料的特性往往表現出很大的離散性和更復雜的幾何形狀。</span></p><p><br></p><p><em style="color: rgb(68, 68, 68);">如果您想了解更多有關輕質結構以及如何進行測試的詳細信息，請閱讀 </em><a href="https://mp.weixin.qq.com/s?
展開 
重型裝備結構完整性和耐久性能的改進（附視頻下載）
改進重型裝備結構完整性和耐久性能
了解數字化雙胞胎實施如何提供端到端耐久性工程方法來加快上市時間、避免產品召回和滿足客戶需求。
比以前更快地驅動產品設計，以獲得更好的、成本更低并且更可靠的產品
聆聽 Ralf Leis 演示結構完整性和耐久性工程的創新領域。千萬不要錯過與我們的專家交流學習以下內容的機會：
在真實用例下獲取客戶端真實世界的機器負荷
精確了解載荷
考慮當地客戶和市場習慣以及機器使用負荷
遠在原型可用之前預測虛擬機器載荷
預測材料、幾何體和焊接對于強度和疲勞的影響
平衡相互沖突的目標，例如重量、強度和耐久性能
我們將一起探討此方法帶來的益處和其他工程見解，研究重型裝備設計中完整數字化雙胞胎創建的后續步驟。
點擊獲取完整視頻：http://jishulink555.mikecrm.com/Ugvb5iT
以下為部分截取
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展開 機械重工CAE丨用仿真技術改進設備結構完整性與耐久性能、能源效率
1、改進重型裝備結構完整性和耐久性能
了解數字化雙胞胎實施如何提供端到端耐久性工程方法來加快上市時間、避免產品召回和滿足客戶需求。
Simcenter 產品組合幫助您比以前更快地驅動產品設計，以獲得更好的、成本更低并且更可靠的產品。
聆聽 Ralf Leis 演示結構完整性和耐久性工程的創新領域。千萬不要錯過與我們的專家交流學習以下內容的機會：
在真實用例下獲取客戶端真實世界的機器負荷
精確了解載荷
考慮當地客戶和市場習慣以及機器使用負荷
遠在原型可用之前預測虛擬機器載荷
預測材料、幾何體和焊接對于強度和疲勞的影響
平衡相互沖突的目標，例如重量、強度和耐久性能
我們將一起探討此方法帶來的益處和其他工程見解，研究重型裝備設計中完整數字化雙胞胎創建的后續步驟。
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2、使用系統仿真改進機器生產率的同時關注能源效率
以多軸機械手臂電力驅動選型為例，確保所有機器性能屬性之間的最佳平衡。
在過去幾十年里，工業機器越來越復雜。
展開 免費領視頻 | 使用有限元分析 (FEA) 確保泵和壓縮機的結構完整性
除了能效要求以外，泵、壓縮機、電機和其他旋轉機械在工作過程中必須承受重復性機械應力，才能在漫長的壽命中可靠運行。
此網絡研討會的講解內容包括：
有限元仿真可以高效預測泵、壓縮機及其相關殼體的結構性能
工程過程整合了 CAD 和 CAE 并關聯了物理測試
泵和壓縮機制造商必須確保機器及其組件在臨界載荷情況下的結構完整性
在設計階段可靠預測由于殼體結構動力學造成的噪聲和振動
Sebastian Flock
Simcenter 3D 解決方案業務開發經理, Siemens Digital Industries Software
塞巴斯蒂安 (Sebastian) 加入 Siemens Industry Software 時擔任 Simcenter 3D Motion 產品經理，現任 Simcenter 3D 解決方案業務開發經理。塞巴斯蒂安擁有德國亞琛工業大學機械工程博士學位。他的工作成果轉化為各類機械動力學及多體仿真方面的出版物發表。塞巴斯蒂安的工作領域涵蓋多體動力學、耐久性及 NVH、傳動系統和旋轉機械。
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展開 電驅動一站式解決方案 | 結構耐久性測試的完整解決方案
完整測量鏈——來自單一源：從數據采集、傳感器到軟件
功率分析：逆變器和電機測試系統
熱驗證：滿足您測試需求的完整且安全的測量鏈
結構耐久性：應力和疲勞結構測試的獨特解決方案
結構耐久性：結構疲勞測試的完整系統
電動汽車將推動耐久性測試進入一個新的時代。需要采用新材料和新結構，以滿足用戶，節能和成本效益方面的需求。
合金、復合材料和其他材料的混合應用，最終將產生今天看來可能相互矛盾的新特性，例如在單一材料中獲得低粘度和高強度金屬基體結構。可變形材料將有助于在創建一種新的自適應結構。在大自然無盡的創造力的啟發下，新的剛度、空氣動力學水平等將得以實現。
添加劑改良正改變著新一代工程師的思維方式，從“功能遵循形式”轉變為“形式遵循功能”，只需一小部分材料即可獲得同等或更高的性能。這些新材料和新結構復雜和高度的各向異性，以及新的制造方法將需要大量的模擬和測試，以確保其耐久性。
選擇最好的合作伙伴來幫助您的工程師面對這些挑戰，首先是獲取真實的負載數據，通過選擇合適的應變片和數據采集硬件和軟件，將這些分析結果應用到原型產品上，以獲取可靠的測試數據。這也是 HBM 一貫所遵循的。
軟件和分析
軟件是獲得準確測量結果，以及進行數據分析的關鍵。
展開 Ansys再獲三星Foundry認證，其熱完整性和電源完整性解決方案被用于三星多芯片封裝技術
Ansys多物理場平臺提供經過驗證的解決方案，可應對仿真和管理異構2.5D/3D-IC多芯片系統的電源和熱效應方面的挑戰
主要亮點
Ansys? Redhawk-SC?和Ansys? Redhawk-SC Electrothermal?多物理場電源完整性與3D-IC熱完整性平臺均通過認證，可與三星Foundry X-Cube技術共同用于3D封裝
Ansys? Icepak?被用于驗證RedHawk-SC Electrothermal的預測準確度
Ansys宣布Ansys RedHawk電源完整性和熱驗證平臺已通過三星Foundry認證，可用于其異構多芯片封裝技術系列。三星與Ansys的合作證明電源和熱管理對于先進的并排（2.5D）和3D集成電路（3D-IC）系統的可靠性和性能的重要性。
3D-IC技術既能夠使眾多用于高性能計算、智能手機、網絡、人工智能和圖形處理的領先半導體產品成為可能，也可以幫助企業在其市場上實現競爭差異化。三星可提供一系列2.5D封裝選項（I-Cube和H-Cube），以及采用X-Cube技術的3D垂直堆疊。多個芯片的高密度集成帶來了散熱方面的重大挑戰；單個芯片可以消耗超過100W的功率，因此必須通過極為精細的微凸點連接進行布線。
展開 ANSYS 精確的片上電源完整性與可靠性
ANSYS RedHawk-CPA確保封裝感知型片上電源完整性與可靠性，片上電源完整性與可靠性并不再局限于芯片本身。了解更多：網頁鏈接
光收發器信號完整性分析（包含封裝效應）-AEDT-INTERCONNECT互操作性
在此示例中，Ansys Circuit和INTERCONNECT用于對2.5D集成光收發器進行電光信號完整性仿真。該收發器由通過interposer層連接的電集成電路(EIC)和光子集成電路(PIC)組成。
Ansys Circuit用于對信號路徑的電學部分進行建模，INTERCONNECT用于對光學部分進行建模。單向信號傳輸用于連接信號路徑的電學部分和光學部分。Interposer層上的信號路徑使用Ansys HFSS 3D電磁仿真計算出的S參數進行建模。
概述
了解仿真工作流和關鍵結果。
收發器信號路徑始于EIC上的driver，該driver通過interposer將10Gb/sNRZ信號發送到PIC上的耗盡型環形調制器。調制后的光信號經過一個代表信道損耗的衰減器，到達接收器上的光電探測器。光電流驅動接收信號通過interposer層返回到EIC上的電阻。
步驟1：發射器電路
該電路用于仿真EIC上的driver和PIC上的環形調制器之間發射器信號路徑的電學部分。
發射器電路由代表調制器driver的電壓源、Interposer層的狀態空間模型單元以及環形調制器的等效電路組成。Interposer層狀態空間模型基于Ansys HFSS進行3D電磁仿真計算出的電S參數生成。
環形調制器等效電路由兩個電阻和一個電容組成，分別代表調制器PN結的電阻和電容。等效電路中結電容兩端的電壓保存在一個文本文件中，并在下一步中用作環形調制器光學模型的輸入。
步驟2：光信道
Lumerical INTERCONNECT用于模擬由激光源、發射器和接收器組成的光信道。
上一步中記錄在文本文件中的電壓由“Signal Voltage”元件讀取，并用于驅動發射器中的環形調制器模型。
展開 
ANSYS電源完整性及可靠性簽核解決方案助力MELLANOX設計創新
2019年5月28日，Mellanox Technologies采用ANSYS電源完整性及可靠性簽核解決方案推進其FinFET設計決策，打造智能互聯解決方案與服務。利用ANSYS前沿的半導體解決方案，半導體互聯方案商Mellanox Technologies能比以往更快地滿足新一代高速網絡設計的性能要求。
功耗、散熱及可靠性等各種多物理場效應實現互聯的需求增加，這對FinFET設計收斂帶來巨大挑戰。盡管設計利潤率不斷縮小、項目時間更加緊迫，但多物理場分析在應對上述挑戰和設計極為復雜的大型高功耗芯片中起著至關重要的作用。Mellanox Technologies利用ANSYS技術以銳利的精度解決多物理場難題，并確保芯片的成功。
在不到24小時內以經過生產驗證的精度運行3倍大的設計，ANSYS RedHawk-SC's彈性計算可擴展性能夠擴大設計容量，從而加速獲得結果并提高生產效率。RedHawk-SC的彈性可擴展性可免去此前所需的費用成本，助力Mellanox Technologies實現計算資源最大化利用，展平式地分析全芯片以獲得更好的精度。
Mellanox Technologies后端總監Anton Rozen表示：“RedHawk-SC可針對我們以太網和InfiniBand互聯解決方案的復雜設計提供更高容量、精確度和靈活的資源利用率，用于模塊和全芯片展平式簽核分析。通過并行運行和進一步了解全芯片環境下的設計，我們已將電源完整性檢查效率大幅提高了3倍。”
ANSYS副總裁兼總經理John Lee指出：“RedHawk-SC使用一流的計算科學求解高級FinFET設計中最復雜的多物理場問題。過去一年，7nm設計加速了RedHawk-SC在行業領先企業中的應用。
展開 T型槽平臺加工工藝詳解：從鑄造到精加工的完整流程箱式
T型槽平臺（箱式）作為機械裝配、機床調試、工裝定點的核心基準裝備，其加工工藝直接影響精度穩定性與使用壽命。箱式結構憑借剛性強、受力均勻的特點，廣泛
T型槽平臺加工工藝詳解：從鑄造到精加工的完整流程箱式
T型槽平臺（箱式）作為機械裝配、機床調試、工裝定點的核心基準裝備，其加工工藝直接影響精度穩定性與使用壽命。箱式結構憑借剛性強、受力均勻的特點，廣泛應用于各類工業場景。。
###一、前期準備：圖紙設計與材質選型
加工前需結合使用場景，設計箱式T型槽平臺的結構圖紙，明確臺面尺寸、T型槽規格、筋板布局等參數，確保符合行業標準。材質優先選用HT200-HT300灰鑄鐵，部分高精度場景可選用QT600球墨鑄鐵，材質需經過嚴格檢驗，確保無砂孔、氣孔等問題，工作面硬度控制在HB170-240之間，為后續加工奠定基礎。
###二、核心工序一：鑄造成型（箱式結構關鍵）
鑄造是箱式T型槽平臺的基礎工序，直接決定平臺的剛性與穩定性。1.木型制作：根據圖紙制作匹配的木型，還原箱式框架與筋板結構，確保尺寸。2.配料造型：按材質成分配比配料，采用砂型造型工藝，夯實砂型，避免鑄造過程中出現變形。3.澆鑄冷：將融化的鑄鐵液緩慢澆注入砂型，控制澆鑄速度與溫度，澆鑄完成后自然冷至室溫，避免快冷產生裂紋。4.落沙清理：拆除砂型，清理平臺表面的浮砂、毛刺，對澆鑄問題進行修補，完成箱式毛坯成型。
###三、核心工序二：時效處理，去掉應力
箱式T型槽平臺毛坯需經過雙重時效處理，去掉鑄造殘余應力，避免后續加工與使用中變形。采用人工退火（550-700℃）結合自然時效（2-3年）的方式，確保殘余應力去除均勻，同時提升材質韌性，增強平臺剛性，為高精度加工提供保障，這也是鑄鐵T型槽平臺精度穩定的關鍵步驟。
###四、核心工序三：粗加工，修整外形
時效處理后進入粗加工階段，主要修整箱式平臺的外形尺寸。
展開 干貨 | 電源完整性基礎知識
通過優化，來降低產品成本，這也是電源完整性的關鍵所在。
一期一會 | 什么是信號完整性？
本專題將以“一期一會”的形式，攜手各領域專家，圍繞Ansys全產品線的技術優勢，帶您深入解析流體、結構、電子設計及電磁仿真、光學、光子學、半導體、自動駕駛、汽車、聲學、航空航天、材料等多個關鍵領域，讓復雜的專業知識觸手可及。
系統的信號完整性（SI）是衡量電信號在進入和離開電路的整個過程中的變化程度的指標。對于數碼電子產品而言，該信號是一種電壓隨時間的推移在高值和低值之間變化的電流。
信號完整性是所有現代電子系統的基礎。該行業采用“完整性”一詞進行描述，因為它體現了遵循代碼、無消減而且完整、未分散。如果信號的波形因串擾、阻抗失配及損耗而與原始信號差異明顯，則接收器將無法讀取信號，從而導致信號完整性問題。這就是為什么信號完整性工程（分析和改進信號完整性問題）是設計集成電路（IC）、IC封裝和印刷電路板（PCB）的重要環節。
信號速度的增加以及PCB和封裝的尺寸縮小，將進一步增加處理信號完整性問題的挑戰。高速數字信號和更小的幾何結構可使信號噪聲和失真更明顯。不過，隨著挑戰的不斷增加，行業對如何應對這些挑戰的理解以及工程師用于定義、仿真和調整其電子系統的工具功能也會隨之增加。
由于材料中的電阻、移動電子產生的電磁場、其它電磁場產生的電流以及電路的電容，在電子從驅動器流向接收器時，會出現波形失真、噪聲、時間偏移和振幅減小的情況。在PCB中，材料、創建電路的跡線的形狀、各層的布置與厚度以及在層與層之間傳輸電流的方式，都會激發這些效應。
此外，還必須提及一些與電源完整性密切相關的問題。信號完整性應對的是PCB信號保真度問題，電源完整性則應對發送和接收這些信號的組件的電源的質量問題。影響信號完整性的阻抗、電感和衰減問題在電源完整性中也發揮著一定作用。
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