abaqus疲勞荷載的案例
abaqus低周疲勞荷載學習筆記
low cycle fatigue1.zip
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疲勞荷載作用下裂紋擴展
疲勞荷載作用下裂紋擴展
非對稱循環荷載下的高周疲勞壽命預測
首先，軟件根據我們提供的荷載形式（Load Provider）以及有限元計算的應力結果能得到整個應力的變化形式，也叫應力歷程（Stress History），然后從中選取一種類型的應力進行疲勞分析（Combined stress history），即得到某種應力（比如絕對最大主應力）的歷程曲線，之后進行雨流循環計數（Rainflow count）來得到應力歷程的循環周次與幅值等信息，最后對照S-N曲線對每個循環進行損傷計算并按照一定的規則進行疊加，得到總的損傷量（Damage），最后得到疲勞壽命。
3 尋找原因
在這個循環中，我們會發現前面四步是直接和提供的模型以及荷載形式有關，也就是說，如果這幾個都一樣，結果不會有變化，那么應力修正只會發生在最后一步：計算Damage（下一篇文章需要說明的內容），而計算損傷最重要的一步就是根據應力情況對照相應的S-N曲線尋找疲勞壽命。因此，知道軟件到底是如何根據S-N曲線得到對應的疲勞壽命至關重要。
要弄清楚這一點，首先我們必須明白材料S-N曲線是在一種對應的加載形式下測試出的，這種加載形式只有與你用于分析的載荷形式對應才行，就像你不能用0~2的循環荷載對應-1~1的測試得出的材料S-N曲線去找疲勞壽命。可是我們遇到的問題是：通過實驗去測定不同應力比下的S-N曲線是十分困難的，因此有些學者提出了經驗模型，根據應力比為-1載荷下得到的S-N曲線去修正得到應力比為其它數值的S-N曲線，這些經驗模型就是前面所說的平均應力修正模型。我們來看看designlife提供了哪些修正模型：
圖 3 軟件提供的應力修正方法
可以看到有Goodman，Gerber，Iterpolate，FKM，GoodmanTensionOnly，GerberTensionOnly，Chaboche，Walker等經驗模型。
展開 對稱循環荷載下的高周疲勞壽命預測
1 前言
由于客觀原因，會進行一段時間的疲勞分析學習，優化部分的內容相對也會延后一段時間。不得不說，前幾天基本上都是在看資料，整得人云里霧里的，所以思來想去還是得重操舊業，學習一點總結一點。強調一下，由于在疲勞方面學習的時間暫時不是太長，因此文章內容難免會有錯誤，希望大家指正，互相學習。
2 問題描述
圖 1 有限元模型
如圖所示是一個常規的靜力分析，約束以及載荷都標識在了圖中。然而不同的是，現在這個支架的工作狀況相對來說比較惡劣，需要在-0.1Mpa~0.1MPa的對稱循環壓力荷載下進行工作，試估算其使用疲勞壽命。
3 問題分析
對于這樣一個問題，如果不使用軟件，我們可能會這樣處理：
① 使用材料力學方法計算得到工況下的名義應力
② 查詢相關手冊得到該模型在該工況下的理論應力集中系數
③ 綜合考慮名義應力，應力集中系數，載荷幅值以及其余影響因素得到用于校核疲勞壽命的應力幅值
④ 對應材料的S-N曲線（對于高周疲勞問題）得到結構在對應工況下的疲勞壽命
上述問題如果轉換成軟件來實現也是一樣，首先利用有限元軟件計算得到危險部位的應力值，然后結合相應的載荷輸入，材料S-N曲線輸入，通過相應的疲勞算法得到結構局部的損傷量，最后通過后處理得到疲勞壽命云圖，對應的過程就是下面的疲勞五框圖：
圖 2 疲勞五框圖
4 分析流程
4.1 有限元結果獲取與導入
對照五步圖，我們首先獲取有限元分析結果，這里個人使用hyperworks的optistruct求解器進行有限元分析，大家可以根據自己的分析需求使用不用的有限元求解器。對于optistruct，個人建議結果存儲為.op2格式，測試默認的.h3d格式文件識別的不是特別好。
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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中點面耦合約束的荷載單位
該同學向我提問：在ABAQUS中，點面耦合時在點上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？
我當時一看到這個問題，就想到的肯定是N的單位（當然經過試驗這也確實是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來的內容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱是concentrated force，并且我們平時在給耦合點施加位移荷載時，得到的反力也是N的單位。但是該同學糾結于一句話，那就是點面耦合之后，我加到點上的荷載，就相當于加到面上，那是不是我施加到面上的每一點荷載都是N，那么分布開來應該是N/m2，或者N/mm2，即壓強單位。
想解答這個疑問其實很簡單，只需要建立三個簡單的模型（其實更簡單的方法只需要建一個表面比單位尺寸（1*1）大一定數量的塊體，而后通過對耦合點施加力荷載，看其結果分析量級即可知道答案，但是為了防止偶然性（即單位尺寸的模型），本帖借鑒”Yy“同學的做法，建立三個模型），模型如下：建立100*100*100mm的立方體，隨便給一個材料，立方體下表面完全約束，三個模型網格尺寸相同，分別施加三種上表面力荷載：
1，點面耦合的模型，在耦合點施加數值為-200的荷載，如下所示：
最終得到應力狀態如下：
此結果的點面耦合為運動分布，運動學耦合將耦合節點的運動約束為參考節點的剛體運動。該約束可以應用于耦合節點上相對于全局或局部坐標系的用戶指定的自由度。
展開 ABAQUS荷載
求問ABAQUS里面的荷載值是標準值還是設計值？
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。
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 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 abaqus實體上添加線荷載
耦合加載法
耦合時注意：
1、參考點要選在線的中點上
2、耦合區域選Node Region
3、采用連續分步
加載集中力到這個參考點上，那么相當于集中力平均加載到耦合的這個線上了
節點集加載法
節點集的建立，注意要先劃好網格，再把這個線上的網格選上，建節點集
加載集中力時，要選擇窗口右下角的SET里的節點集，力的數值會加載到每個節點上，如數值為10，那么每個節點受力都是10
縱梁stringer間接加載法
將需要加載的線創建成縱梁stringer，那么這個線就可以按梁來定義屬性，注意，這個梁只是為了間接加載用的，所以截面定義小點，即多它一個，不會影響到整體的計算結果就行
注意加載時，選擇要改成stringer才能選上線的
展開 
如何在abaqus中得到荷載-位移的數據
一般需要一個參考點（就是想得到某處的曲線，就在這定義個參考點），在step設置輸出變量field out 時，單獨對這個參考點輸出位移和反力兩個變量
1.在后處理時（visualization模塊下） 有一個按鈕（上邊是XY下面幾行是空白 鼠標放上去會顯示Create XY Data）點擊
2. 在彈出的對話框中選第四個 operate on XY data 然后 continue
3. 在彈出的操作框中最底下一行 頭一個按鈕 create XY data ，在彈出的對話框中選第二個odb field output然后continue
4. 在variables選項卡中的position下拉框里選擇unique nodal 在下面的變量里勾選RF或RT（反力）、U（位移）一般只選某個方向的（如2方向）；在elements/nodes選項卡中的method選擇Node sets，右邊選擇你定義的參考點 點擊Save
5.這時在操作框里XY Data欄下會有兩個數據，他們是參考點處的反力和位移隨時間的變化，在右邊的operators里有一個函數combine(x,x),點一下這個函數會出現在expression欄里，將兩個數據位移和反力用add to expression添加到combine函數的括號里，注意位移在前，反力在后，中間的逗號是英文的“,”
6.將expression另存為（save as按鈕）一個新的名字，可以用plot expression查看曲線，也可以在主窗口的XY Data manager用plot查看，用edit讀取數值
如果覺得位移和反力的符號是相反的，可以在第5步combine之前將兩個數據反號另存為新的數據之后combine
展開 ABAQUS斷裂與疲勞理論與案例實施 ￥20
由于課程內容包含斷裂力學的基礎，因此 FEM 和 ABAQUS 解釋從零開始</div><div contenteditable="false" width="100%">描述：</div><div contenteditable="false" width="100%">疲勞是機械結構失效的最常見原因。為了調查這種現象，研究人員進行了實驗，進行實際疲勞實驗需要大量的時間、大量的財政資源，并且受到尺寸限制的限制。解決方案在于開發和驗證精確的數值模型。這是我們課程背后的主要驅動力，因為它能夠準確可靠地預測裂紋的生長。本課程深入探討了使用擴展有限元法 （XFEM） 結合巴黎定律公式對疲勞裂紋擴展進行高級仿真，并在 ABAQUS 軟件中完全實現。該課程強調直接循環疲勞和低周疲勞方法，為分析材料在循環載荷下的劣化提供了一個全面的框架。</div><div contenteditable="false" width="100%">您將學習：1.斷裂力學基礎和疲勞裂紋擴展：</div><div contenteditable="false" width="100%">2。有限元法 （FEM） 和擴展有限元法 （XFEM）&nbsp;&nbsp;– FEM 的核心原理及其如何應用于裂紋擴展模擬。&nbsp;– XFEM 的覆蓋范圍，包括富集函數，以及&nbsp;級別設置方法。&nbsp;&nbsp;– 如何在傳播過程中不重新劃分網格的情況下對裂縫進行建模，以及 XFEM 如何處理不連續性.</div><div contenteditable="false" width="100%">3.疲勞裂紋擴展狀態：&nbsp;&nbsp;– 了解裂紋尺寸和周期之間的關系，包括應力比效應等因素。
展開 ABAQUS提取荷載位移曲線速度很慢
使用ABAQUS做混凝土橋墩pushover分析，荷載位移曲線提取速度很慢。
ABAQUS二次開發（DLOAD實現車輪移動荷載）
（）附件
ABAQUS
JOB-1.INP
BRIDGE.CAE
BRIDGE.JNL
DYNAMIC_LOAD.FOR
RUN.BAT
ABAQUS.zip
