ABAQUS振動疲勞仿真
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
ABAQUS振動疲勞仿真的視頻教程
ANSYS、Abaqus振動疲勞分析
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Abaqus-fesafe隨機振動疲勞+熱疲勞
（20180610） 后期會補充相關掃頻振動、瞬態疲勞，熱疲勞等等，價格會隨著內容的補充而調整，望諒解。 有什么問題歡迎在視頻下方評論處留言，我會一一回復或者錄制答疑視頻集中講解（由于精力有限，不接受私信答疑或者QQ答疑，需要詳細咨詢的可以通過技術協作或者付費答疑的形式進行一對一服務）
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ABAQUS振動疲勞仿真的實例教程
電子產品在使用過程中，難免會受到各種形式的振動沖擊，這類激勵通常具有隨機性和不確定性，迫使產品局部承受較大交變應力進而引起振動疲勞失效。本文將以顯卡模型為例，闡述如何使用ANSYS Mechanical聯合ANSYS nCode DesignLife進行隨機振動疲勞仿真。
大咖慧網絡培訓
2022年5月24日-26日，安世亞太大咖慧推出電子行業疲勞壽命專題線上培訓，專題講座包含：隨機振動載荷下支撐構件疲勞壽命評估、PCB電路板中的焊點可靠性分析、PCB電路板疲勞壽命分析內容，不容錯過。
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案例背景描述
計算幾何為簡化的顯卡模型，見下圖。PCB板、金屬支架材料為結構鋼，其余構件簡化為鋁合金。金屬支架左側3端面固定支撐，隨機振動載荷類型為G加速度譜，方向為Y向，具體數值見圖，計算該工況下的疲勞壽命。
圖 1模型
圖2 G加速度譜
1、仿真流程搭建
為提升計算效率，本例采用MSUP諧響應分析聯合nCode進行隨機振動疲勞仿真。具體模塊搭建如下：
圖 3仿真流程
注：使用該方法進行隨機振動疲勞計算時，需先將nCode模塊拖拽至“modal”模塊處，然后再將“Harmonic Response”的solution與“nCode”的solution相連，完成流程搭建。若直接將“Harmonic Response”與“nCode”相連，在后續提交計算時，軟件會提示沒有材料數據，無法進行求解計算。
展開 鋁合金材料選取Fe-safe軟件自帶的AL2024材料，其S-N數據顯示如下：
圖6 fe-safe軟件中AL2024的S-N參數
根據常用S-N曲線函數：??(??)=????^(???) ，得到本算例所用的材料為的S-N曲線圖為
4.2 算例有限元仿真操作
具體的軟件操作見附件的視頻教程和附帶的cae，以及inp原文件，教程中對關鍵步驟和注意事項做了重點說明。
4.3 仿真結果
4.3.1 頻響分析結果
算例的頻響分析結果見圖8，圖中為梁的末端位置的加速度響應結果。
4.3.2 隨機振動分析結果
由Abaqus計算隨機振動，獲得均方根（RMS）應力，Mises均方根應力如圖9所示。最大應力位置出現在靠近固定的拐角處。故振動疲勞分析重點留意此區域附近。
4.3.3 隨機振動疲勞分析結果
使用fe-safe計算振動疲勞壽命，獲得算例最短的振動時間 T=10E+4.52=33113秒 ，算例模型中最短壽命區域與隨機振動分析結果相吻合。
5. 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。
展開 車載動力電池包在電動汽車行駛過程中承受著振動載荷的持續作用，因此振動試驗是電池包可靠性試驗中的重要部分。動力電池包作為電動汽車的儲能裝置，在可靠性發生失效的情況下，尤其是當一些關鍵部件或結構失效（例如出現松動、斷裂等情況）時，電池單體或者模組將發生位移、晃動或者被擠壓的情況，這將進一步造成相關部件的加速損壞，導致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發電池性能衰減，管理系統失效、電能中斷或起火爆炸等情況的發生。因此動力電池包的振動試驗也與安全性緊密相關，一直是動力電池測試評價領域關注的重點。本文利用通用疲勞壽命分析軟件Alphatigue進行電池包的隨機振動疲勞分析。
1.有限元仿真模型
頻率響應分析采用MSC.Nastran求解，分析模型的殼單元采用CQUAD4和CTRIA3單元模擬，各部件之間通過RBE2進行連接，模型總計18473個單元和18622個節點，如圖1所示。
圖1 車載動力電池包的有限元模型
2.電池包隨機振動疲勞分析流程的模塊卡片組搭建
選擇Alphatigue圖形界面的方式快速搭建隨機振動疲勞分析流程，如圖2所示。一個完整的隨機振動疲勞分析流程共分為模型輸入與工況選擇、功率譜密度文件輸入和SN求解器三部分。
圖2針對電池包隨機振動疲勞分析流程的模塊卡片組
3.工況選擇
電池包有限元分析模型共包含PSHELL_1和PSHELL_2兩個Section，如圖3所示。加載位置為電池包與車體連接點位置。
展開 背景
與傳統的高周、低周疲勞不同，振動疲勞因更貼合真實的物理世界近些年來在疲勞領域應用廣泛。而在振動疲勞分析中，環境時域載荷激勵往往是非常復雜的，為了提升計算速度，一般先將基于時間的載荷數據轉換為頻域PSD譜。比如，車輛在進行振動疲勞測試時，一般提取四個車輪中心處的載荷，如圖1所示，然后通過多體動力學軟件ADAMS構建整個車身模型獲取車身關鍵點的載荷，或者更復雜一點通過ADAMS軟件搭建測試路面、整車模型提取目標點的載荷，如圖2所示。在這兩種汽車行駛模擬中，白車身上的級聯負載都是在時域內的，通常以多通道時間信號的形式出現，而多通道信號之間的相關性對后續隨機響應和振動疲勞結果起著至關重要的作用。
圖1：車輛振動疲勞測試
圖2：ADAMS模擬路試載荷
在將采集到的時間數據轉換成頻域PSD這個過程中，一般采用傅立葉級數變換。然而，在執行此轉換過程時，往往都會面臨以下三個問題。
a)首先，頻域疲勞計算方法本身需要遵循一些假設，被處理的數據必須是穩態的、滿足高斯分布、隨機的，用戶很難量化這些假設。
b)其次，傅立葉變換必須設置幾個變量，如FFT（快速傅里葉變換）窗口形狀、FFT窗口長度等，設置這些變量需要一些先前的經驗，此外通常還需要為每個事件逐個設置變量，這顯然超出了一般用戶的分析能力。
c)第三，如何考慮多通道激勵中不同時域信號之間的相關性以及通道信號到模型的映射，這代表了一個重要的數據管理和重復使用性問題。
最近的技術突破已經解決了大部分問題，使得時域載荷的轉換過程對用戶而言變得相對簡單。解決方案的第一部分涉及在傅里葉變換之前的“負載調節”的復雜過程。第二部分涉及到FFT窗口長度的自動選擇。
展開 背景
與傳統的高周、低周疲勞不同，振動疲勞因更貼合真實的物理世界近些年來在疲勞領域應用廣泛。而在振動疲勞分析中，環境時域載荷激勵往往是非常復雜的，為了提升計算速度，一般先將基于時間的載荷數據轉換為頻域PSD譜。比如，車輛在進行振動疲勞測試時，一般提取四個車輪中心處的載荷，如圖1所示，然后通過多體動力學軟件ADAMS構建整個車身模型獲取車身關鍵點的載荷，或者更復雜一點通過ADAMS軟件搭建測試路面、整車模型提取目標點的載荷，如圖2所示。在這兩種汽車行駛模擬中，白車身上的級聯負載都是在時域內的，通常以多通道時間信號的形式出現，而多通道信號之間的相關性對后續隨機響應和振動疲勞結果起著至關重要的作用。
圖1：車輛振動疲勞測試
圖2：ADAMS模擬路試載荷
在將采集到的時間數據轉換成頻域PSD這個過程中，一般采用傅立葉級數變換。然而，在執行此轉換過程時，往往都會面臨以下三個問題。
a)首先，頻域疲勞計算方法本身需要遵循一些假設，被處理的數據必須是穩態的、滿足高斯分布、隨機的，用戶很難量化這些假設。
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ABAQUS振動疲勞仿真的相關專題、標簽、搜索
ABAQUS振動疲勞仿真的最新內容
[圖片]
在第一部分的文章中（如果還沒有看第一部分，請查看上篇文章），討論了一種計算疲勞損傷的方法，以及如何將其應用于隨機振動載荷歷程。在這篇中，將通過使用第一部分中解釋的方法進行一個示例計算。另外討論一些其他方法，這些方法可以與隨機響應的結果產生更好的相關性。
使用第一部分中的方法所需的數據如下：
1）均方根（1sigma）應力。這是有限元分析的直接輸出結果，用于計算2sigma和3sigma
本例展示基于功率譜密度曲線（PSD）的電池組疲勞分析，即針對隨機振動的疲勞壽命 分析。
1 問題設定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。該電池組的兩端共有 6 個端點，分別受 到垂直于電池組平面的激勵作用，且激勵的加速度功率譜密度曲線（ASD）相同。 由于在隨機振動基于線性動力學原理，因此電池，PC 材料等采用實體建模，其他鈑金 采用殼單元建模， 設定相關的 fastener
車載動力電池包在電動汽車行駛過程中承受著振動載荷的持續作用，因此振動試驗是電池包可靠性試驗中的重要部分。動力電池包作為電動汽車的儲能裝置，在可靠性發生失效的情況下，尤其是當一些關鍵部件或結構失效（例如出現松動、斷裂等情況）時，電池單體或者模組將發生位移、晃動或者被擠壓的情況，這將進一步造成相關部件的加速損壞，導致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發電池性能衰減，管理系統失效
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論文鏈接
論文鏈接：
減振橡膠疲勞黏滯生熱的仿真分析[J]
http://dx.chinadoi.cn/10.13465/j.cnki.jvs.2021.12.026
http://dx.chinadoi.cn/10.13465/j.cnki.jvs
該文章分享了車輪動態彎曲和動態徑向疲勞仿真分析，依據GB/T5909商用車輛車輪性能要求和試驗方法。涉及hypermesh和abaqus聯合仿真，包含具體操作步驟、徑向疲勞分析中等效徑向力的設置。
1. abaqus導入inp文件,進行諧響應分析
2. 創建第一個載荷步，進行模態分析
3.設置要計算的模態階數（一般要覆蓋到要計算諧響應掃頻范圍的1.5倍）。模態場輸出勾選應力和變形（S、U）
4．創建第二個分析步step2，采用模態疊加法進行諧響應分析，設置掃頻范圍和結構阻尼系數。若是分析隨機振動分析三個方向，則需同樣的方法再創建另外兩個分析步
背景
與傳統的高周、低周疲勞不同，振動疲勞因更貼合真實的物理世界近些年來在疲勞領域應用廣泛
