abaqus管道疲勞的案例
基于WB管道應力疲勞分析及對比
南京安世亞太公司
管道從安裝調試至投入使用期間，長期受到管道內部液體的循環作用力，會造成連接管道的螺栓發生疲勞破壞，造成管道漏液的危險情況 。管道在輸送液體時，連接管道的螺栓承受脈動循環載荷，主要受到了疲勞作用。通過實驗的方法很難準確檢測結構疲勞，因此工程上常用有限元計算來預估結構疲勞。有限元計算耗時少、效率高、節約成本，并且可以準確找到結構在受到循環載荷作用時的最薄弱位置。
某輸油管道的振動疲勞分析案例
某輸油管道的振動疲勞分析案例
1、某輸油管管道在預應力載荷下的模態提取
實際工程問題中往往需要考慮在一定負載和預應力載荷條件下非線性的模態提取分析，以便和工程實際狀態及問題相符合。
管道的預應力載荷作用下的模態提取分析，首先實現管道在外部載荷（內部壓力）作用下的幾何非線性分析，然后在此基礎上實現模態提取。
（1）有限元建模
v
創建三維幾何模型，厚度方向創建三層網格單元。
v
定義線彈性材料本構模型，賦于材料屬性；
v
創建兩端參考點進行幾何約束；
v
定義幾何非線性，進行模型分析；
v
在內部施加15MPa的內表面壓力；
v
為了體現后續振動疲勞的分析，在一端施加約束，另一端耦合一個400kg的質量點；
（2）預應力模型分析結果
（3）基于預應力條件下的模態提取
v
在進行預應力載荷模型分析的基礎上采用Lanczos算法，實現模型前10階模態的提取；
v
保持模型參考點的約束狀態。
前十階模態提取結果
2、基于基礎運動的隨機響應分析與振動疲勞
（1）有限元模型
v
采用隨機響應分析實現，管道在外部基礎運動激勵條件下的模型分析。
v
定義功率譜密度以及基礎運動相應譜載荷定義。其中頻域范圍為1~1200，結構阻尼為0.1。
v
輸出管道模型的廣義位移歷史場變量
（2）分析結果
v
隨機響應功率譜密度激勵，前十階廣義位移與頻率關系曲線
（3）實現振動疲勞壽命預測分析
v
完成模型材料，應力-應變導入以及載荷定義等步驟，并提交模型
v
輸出按照上述載荷譜響應進行循環分析的壽命結果，即10E+5.359~10E6.523，結構的整體壽命差異不大，疲勞壽命較危險的位置為彎管下方。
展開 管道疲勞強度分析及優化(Ansys Workbench)
通過非比例載荷疲勞壽命分析，計算對應預緊力下的疲勞壽命結果，得到的數據如表2所示。從數據中可以看出，當每個螺栓的預緊力從0N增大到460N的過程中，疲勞壽命一直在增加；當預緊力從500N繼續增大時，管道的疲勞壽命逐漸減小。為了看清疲勞壽命隨著螺栓預緊力增大的變化趨勢，去除螺栓預緊力2000N的那組數據，根據表2得到的數據生成曲線圖如圖10所示。當每個螺栓的預緊力達到460N左右，管道的疲勞壽命最大，可以達到2.857e5次。不施加螺栓預緊力時，管道的疲勞壽命為2.596e5次。因此，通過優化螺栓預緊力提高了管道10％的疲勞壽命。
3 結語
管道作為傳輸液體的組成部分，疲勞破壞會導致其出現結構損壞、漏液等危險事故。本文利用SolidWorks軟件建立了管道三維模型，然后導入ANSYS Workbench中得到有限元模型；利用ANSYS軟件將管道分為液體作用環境和螺栓預緊作用環境兩個環境對管道進行靜力學分析，確定應力集中的位置；通過ANSYS Workbench的求解組合功能將兩個環境的結果線性疊加，在此基礎上計算非比例載荷疲勞壽命，求出在螺栓預緊力作用下的管道壽命長短；再通過優化螺栓預緊力大小，使管道的疲勞壽命達到最大值，優化后的管道壽命在原有基礎上提升了10%。研究結果為有效預估管道在非比例載荷作用下的疲勞壽命提供了基礎，具有一定實用價值。
展開 疲勞分析|Abaqus Goodman方法案例操作 附ABAQUS疲勞分析簡介下載
Abaqus/View結果讀取
讀取分析歷程中的最大交變應力和最小交變應力云圖
新建場變量：Alternating Stress和Mean Stress
根據公式：
在Abaqus后處理新建場變量
輸出場變量值到Excel
針對新建場，輸出單元積分點對應的交變應力和平均應力，并輸出到Excel，與Goodman圖一并繪制。
上圖，
仿真所得單元積分點落到
曲線的上方或下方，
處于上方為疲勞壽命沒達到
臨
界曲值
10
E5
次。
下載地址：ABAQUS疲勞分析簡介
ABAQUS用戶材料子程序管道爆炸
在ABAQUS中做管道內壓爆炸CEL模擬，采用vumat進行子程序定義
當管道為單層網格時，流固耦合效果好。當管道為多層網格時，采用abaqus自帶的材料及損傷可以實現模擬，使用vumat進行模擬流固耦合效果就很差（內部氣體漏氣、等效塑性應變分布不正確、計算迭代等），這是什么原因
Abaqus管道爆炸仿真案例講解
Abaqus管道爆炸仿真案例講解
求助abaqus 管道非線性屈曲分析
要求一段管道，內部有內壓，側面有側壓，分析受力變形。 有哪位大佬有教程或者模型，可有償。
Abaqus/CEL管道水流沖擊水輪
施加入流速度邊界條件。
問渠那得清如許，為有源頭活水來。
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
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。
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.
展開 Abaqus管道流場仿真案例講解（Part-2)
Abaqus管道流場仿真案例講解（Part-2)
Abaqus管道流場仿真案例講解（Part-1）
Abaqus管道流場仿真案例講解（Part-1）
ABAQUS低周循環疲勞LCF模擬三維疲勞裂紋擴展一些經驗 ￥2.6
ABAQUS中的LCF(LOW CYCLE FATIGUE功能結合XFEM和PARIS法則可以模擬裂紋的疲勞擴展，計算裂紋每前進一步所需要的循環次數。下面給出了具體的C3、C4與Paris參數的計算過程，和自己看論文等的一些總結與經驗，關于step的一些調整等，后面做了一個三維平板的案列，案例參考文獻中的參數，結果與文獻中較為符合，參考文獻和CAE也給出。
abaqus凍土-管道模擬：實體，孔壓，溫度三耦合分析..
案例來自幫助文檔，由于幫助文檔是inp格式，給新手帶來很大困難，故錄制視頻，用cae方式自己理解的基礎上做了一下，若有不足，敬請諒解
Abaqus 應用之疲勞 + XFEM ￥9.99
而 Abaqus 作為一款強大的有限元分析軟件，在處理疲勞分析和擴展有限元法（XFEM）方面有著卓越的表現。
一、Abaqus 中的疲勞分析
疲勞是指材料在循環載荷作用下，經過一定次數的循環后，產生裂紋并逐漸擴展，最終導致結構失效的現象。Abaqus 提供了全面的疲勞分析工具，可以幫助工程師預測結構在疲勞載荷下的壽命。
疲勞分析方法
應力壽命法：基于材料的 S-N 曲線，通過計算結構在循環載荷下的應力范圍，來預測結構的疲勞壽命。
應變壽命法：考慮材料的塑性變形，通過計算結構在循環載荷下的應變范圍，來預測結構的疲勞壽命。
裂紋擴展法：基于斷裂力學理論，通過計算裂紋在循環載荷下的擴展速率，來預測結構的剩余壽命。
疲勞分析流程
定義材料屬性：包括彈性模量、泊松比、屈服強度、疲勞性能參數等。
建立有限元模型：根據實際結構建立幾何模型，并進行網格劃分。
施加載荷和邊界條件：根據實際工況，施加循環載荷和邊界條件。
進行疲勞分析：選擇合適的疲勞分析方法，設置分析參數，進行疲勞分析。
查看分析結果：查看結構的疲勞壽命、損傷分布等結果，評估結構的可靠性。
二、Abaqus 中的 XFEM
擴展有限元法（XFEM）是一種用于模擬裂紋擴展的數值方法。與傳統的有限元法相比，XFEM 不需要對裂紋進行重新網格劃分，可以有效地模擬裂紋的任意路徑擴展。
展開 基于abaqus/CFD&Standard管道流固耦合變形分析
鑒于abaqus/CFD&Standard/Explicit流固耦合分析的例子少之甚少，我所看到的手冊中唯一一個有關abaqus流固耦合結構應力變形分析的
例子是基于abaqus+fluent+mpcci聯合實現的，故曾經懷疑基于abaqus/cfd&standard/explicit流固耦合涉及結構變形分析目前是否能夠實
現，最近偶爾做了個基于abaqus/cfd&standard管道流固耦合變形的例子，發現其實是可以做的，拿出來與大家分享一下，當然，還有一
些細節問題有待進一步探索，希望有對此感興趣的同仁一起研究探討，比如結構采用殼單元后，收斂性會相當差，這在基于其它軟件的流固
耦合分析中其實很少出現問題，還有比如流場會受ALE的影響出現整體網格抖動（這個問題是我在做另一個FSI涉及結構變形的算例中出現的
怪異現象）。
模型采用abaqus/cfd模塊與abaqus/standard模塊進行co-simulation，模型見下圖：
相關計算結果：
放大后的結構變形：
結構壓力分布：
流體瞬時速度矢量分布：
Co-execution-guan_solid_fluid_2-guan_solid.rar
Co-execution-guan_solid_fluid_2-guan_fluid.rar
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