疲勞評估abaqus的案例
汽車高壓線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
為了量化估計汽車線束的疲勞壽命，則需設計量化的加速試驗方案，如前所述，重點考慮汽車線束的接插件和電線的失效，其對應的失效機理分別為腐蝕磨損、材料疲勞和材料老化，根據(jù)各失效機理分別建立對應的失效物理模型。
1）腐蝕磨損：采用粘著磨損模型
[
（1）式中：Q—接觸表面的黏著磨損量，cm3；
W—接觸面法向載荷，N；
σy—兩磨損面中較軟材料的屈服極限，Pa；
K—黏著磨損系數(shù)，cm/（N·m）；
L—磨損滑動的距離（m）、與移動速度v（m/s）和時間t（s）有關，L=vt。
2）材料疲勞：S-N曲線[4]lg（S）=A+Blg（N） （2）
式中：A、B—材料參數(shù)；S—應力；
N—疲勞壽命（循環(huán)次數(shù)）。
3）材料老化：Arrhenius公式
[5] （3）式中：k—速率常數(shù)；R—摩爾氣體常量8.31 J/（mol·K）；T—熱力學溫度（K）；Ea—表觀活化能（J/mol）；A—指前因子（也稱頻率因子）。
主要針對電線的材料疲勞和材料老化失效機理量化設計加速方案。加速試驗方案主要通過失效物理模型得出如下四個方面信息：
①加速（失效）模型
②加速模型中的應力載荷因素
③可施加應力載荷的參考條件
④加速試驗量化參數(shù)的估計
關于加速模型即選取上述的失效物理模型，分別為材料疲勞的S-N曲線和材料老化的Arrhenius公式。加速模型中的應力載荷因素是造成產(chǎn)品失效的根本原因，線束疲勞主要考慮線束長期進行彎折耐久運動產(chǎn)生的疲勞累計損傷，因此，線束疲勞的應力因素應為對線束造成疲勞累計的各影響因素之和。
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為了量化估計汽車線束的疲勞壽命，則需設計量化的加速試驗方案，如前所述，重點考慮汽車線束的接插件和電線的失效，其對應的失效機理分別為腐蝕磨損、材料疲勞和材料老化，根據(jù)各失效機理分別建立對應的失效物理模型。
1）腐蝕磨損：采用粘著磨損模型
[
（1）式中：Q—接觸表面的黏著磨損量，cm3；
W—接觸面法向載荷，N；
σy—兩磨損面中較軟材料的屈服極限，Pa；
K—黏著磨損系數(shù)，cm/（N·m）；
L—磨損滑動的距離（m）、與移動速度v（m/s）和時間t（s）有關，L=vt。
2）材料疲勞：S-N曲線[4]lg（S）=A+Blg（N） （2）
式中：A、B—材料參數(shù)；S—應力；
N—疲勞壽命（循環(huán)次數(shù)）。
3）材料老化：Arrhenius公式
[5] （3）式中：k—速率常數(shù)；R—摩爾氣體常量8.31 J/（mol·K）；T—熱力學溫度（K）；Ea—表觀活化能（J/mol）；A—指前因子（也稱頻率因子）。
主要針對電線的材料疲勞和材料老化失效機理量化設計加速方案。加速試驗方案主要通過失效物理模型得出如下四個方面信息：
①加速（失效）模型
②加速模型中的應力載荷因素
③可施加應力載荷的參考條件
④加速試驗量化參數(shù)的估計
關于加速模型即選取上述的失效物理模型，分別為材料疲勞的S-N曲線和材料老化的Arrhenius公式。加速模型中的應力載荷因素是造成產(chǎn)品失效的根本原因，線束疲勞主要考慮線束長期進行彎折耐久運動產(chǎn)生的疲勞累計損傷，因此，線束疲勞的應力因素應為對線束造成疲勞累計的各影響因素之和。
展開 零基礎如何通過仿真評估血管支架疲勞壽命 ￥19
醫(yī)療器械對產(chǎn)品的安全和穩(wěn)定性要求非常嚴格，依據(jù)《YY/T 0663.2-2016血管支架》耐久性是一項最重要的需要嚴格評估的物理性能。但是通過測試驗證的周期非常耗時燒錢，疲勞測試需要累計振動3.8億次，一般至少也要耗時數(shù)月。如果在研發(fā)初期引入有限元方法對支架結構進行優(yōu)化分析，可以減少不必要的疲勞測試大大降低研發(fā)投入縮短產(chǎn)品驗證的周期。另外在疲勞測試時也不可能對所有規(guī)格全部進行疲勞測試，依據(jù)《YY/T 0808-2010血管支架體外脈動耐久性標準測試方法》5.2和5.4要求，在規(guī)格選擇上需要充分說明選擇的依據(jù)，而有限元方法是一種非常高效的理論分析依據(jù)。
假如你只是一個普通的研發(fā)工程師而公司又沒有仿真工程師，你對材料力學、彈性力學、有限元等學科不甚了解，那么該如何完成上述工作呢？下面為你介紹整個血管支架的疲勞仿真流程，以及血管支架記憶合金的材料特性。
鎳鈦合金材料模型
用于評價疲勞壽命的Goodman曲線
stent.zip
1.軟件安裝
本項目使用ansys Workbench19.2完成，具體軟件包文件和安裝方法可以添加微信號Destiny_123D尋求獲得并免費安裝指導。
展開 CAE小記丨常用的機械疲勞壽命評估分析方法
在今后的金屬結構疲勞壽命評估理論中，專家們一致認為應著手以下幾方面的研究：
理論上側重研究系統(tǒng)臨界狀態(tài)及多臨界狀態(tài)的優(yōu)化問題，研究多判據(jù)情況下一次二階矩法；
研究驗證臨界失效模型的有效方法；
完善疲勞強度理論及斷裂力學方法；
研究更適合系統(tǒng)的概率失效模型，改進目前計算斷裂概率方法；
進一步研究計算可靠度的方法；
研究影響系統(tǒng)的敏感性參數(shù)，特別研究對系統(tǒng)的參數(shù)敏感性分析方法，從而系統(tǒng)有效地處理其敏感性指標。
文章來源：CAE仿真之家
汽車線束的加速試驗設計與疲勞壽命評估
通過上述加速試驗結果，可得出進行10 萬次的疲勞耐久試驗可模擬汽車線束15.9 年的疲勞壽命，進行1 000 h 的125 ℃高溫老化試驗可模擬汽車線束2.6 年的老化壽命。在實際工程中，可根據(jù)不同種類的汽車線束和不同的使用環(huán)境要求進行特定的加速壽命試驗，研究方法供汽車行業(yè)在進行線束可靠性量化評價方面提供一定的借鑒和指導作用。
4 結 語
產(chǎn)品加速試驗設計的目的在于提供一個加速試驗方案，以滿足產(chǎn)品可靠性尤其是相關量化評價的要求。本文以汽車線束為研究對象，在明確汽車線束失效模式及失效機理的基礎上給出一個量化的加速試驗方案，來定量化的評估汽車線束的疲勞壽命及老化壽命，研究結果供汽車行業(yè)在評價汽車線束的可靠性量化特征方面提供一個一般性的研究思路。由于汽車線束實際工作環(huán)境的復雜性，失效存在多方面的影響因素，還需要對汽車線束在實際使用中發(fā)生的失效信息進行交叉校核來進一步量化汽車線束的可靠性壽命特征量。
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為了量化估計汽車線束的疲勞壽命，則需設計量化的加速試驗方案，如前所述，重點考慮汽車線束的接插件和電線的失效，其對應的失效機理分別為腐蝕磨損、材料疲勞和材料老化，根據(jù)各失效機理分別建立對應的失效物理模型。
1）腐蝕磨損：采用粘著磨損模型
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（1）式中：Q—接觸表面的黏著磨損量，cm3；
W—接觸面法向載荷，N；
σy—兩磨損面中較軟材料的屈服極限，Pa；
K—黏著磨損系數(shù)，cm/（N·m）；
L—磨損滑動的距離（m）、與移動速度v（m/s）和時間t（s）有關，L=vt。
2）材料疲勞：S-N曲線[4]lg（S）=A+Blg（N） （2）
式中：A、B—材料參數(shù)；S—應力；
N—疲勞壽命（循環(huán)次數(shù)）。
3）材料老化：Arrhenius公式
[5] （3）式中：k—速率常數(shù)；R—摩爾氣體常量8.31 J/（mol·K）；T—熱力學溫度（K）；Ea—表觀活化能（J/mol）；A—指前因子（也稱頻率因子）。
主要針對電線的材料疲勞和材料老化失效機理量化設計加速方案。加速試驗方案主要通過失效物理模型得出如下四個方面信息：
①加速（失效）模型
②加速模型中的應力載荷因素
③可施加應力載荷的參考條件
④加速試驗量化參數(shù)的估計
關于加速模型即選取上述的失效物理模型，分別為材料疲勞的S-N曲線和材料老化的Arrhenius公式。加速模型中的應力載荷因素是造成產(chǎn)品失效的根本原因，線束疲勞主要考慮線束長期進行彎折耐久運動產(chǎn)生的疲勞累計損傷，因此，線束疲勞的應力因素應為對線束造成疲勞累計的各影響因素之和。線束老化主要考慮溫度對線束的老化影響，因此，線束老化的應力因素應為溫度
關于應力載荷的參考條件，即加速試驗的一個參照點，所謂的參照點是指產(chǎn)品在正常工作環(huán)境條件下的應力載荷水平。
展開 仿真應用 | 基于Fatigue Tool應力疲勞強度評估
結論
Workbench自帶的Fatigue Tool能準確進行疲勞強度評估。
Fatigue Tool設置簡單，易學易用，但功能可能受限，因此ANSYS公司和HBM公司合作推出了ANSYS nCode DesignLife疲勞分析模塊，具有強大的疲勞分析能力。
文章來源于南京安世亞太，作者小刀
利用sherlock進行快速熱循環(huán)疲勞評估
焊點疲勞簡介
焊點疲勞是循環(huán)載荷下焊點的失效。這種載荷可能有多種形式（例如跌落/震動，振動，溫度循環(huán)），其中電子設備中的大多數(shù)焊點疲勞是由熱-機械驅動的。在溫度循環(huán)期間，由于PCB和組件之間的熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配，在焊點中產(chǎn)生了應力。這導致焊點經(jīng)歷不可恢復的變形，該變形累積并導致裂紋和最終斷裂。
目前對焊點疲勞進行計算，通常包括三種方法：
（1）基于應變范圍的經(jīng)驗公式；
此方法直接通過經(jīng)驗公式計算應變的變化范圍。其中的計算參數(shù)c需要由大量測試結果擬合而成，而且公式中不能考慮板級和系統(tǒng)級的影響。
（2）基于應變能的有限元分析；
此方法需要采用有限元的手段計算應變能。其計算的精度較高，但是對于板級問題來說，由于模型太大，采用有限元計算的時間花費較多，因此通常也很難考慮到板級和系統(tǒng)級的影響。
（3）基于應變能的經(jīng)驗公式。
此方法兼顧了前面兩種方法的優(yōu)點，通過經(jīng)驗公式進行應變能的計算和焊點疲勞壽命的評估。Ansys Sherlock就是采用的這種方法，具體的算法和分析流程見下文。
Sherlock焊點疲勞算法
Sherlock在計算焊點疲勞時，通過失效物理的方式，采用基于應變能的經(jīng)驗公式。
展開 干貨 | ANSYS Ncode焊縫疲勞壽命評估方法簡介
若采用網(wǎng)格點力方法，依據(jù)網(wǎng)格點力數(shù)據(jù)去推導焊趾和焊根單元邊中間點的平均膜應力和彎曲應力，進而可以計算焊趾和焊根上下表面的法向應力，用于做法向方向的疲勞壽命評估。當需要對焊喉部位進行壽命評估計算時，Ncode將基于焊縫單元的兩個焊縫邊計算應力值，然后平均到中心位置。網(wǎng)格力方法要求采用線性單元。
7. Ncode焊縫疲勞壽命評估算法評估了彎曲應力對總應力的貢獻度，根據(jù)占比大小取確定，焊縫為剛性或柔性，不同的彎曲力占比，需要采用不同的S-N材料曲線，軟件會根據(jù)彎曲應力比重S-N曲線進行自動插值處理。
ANSYS Ncode Designlife焊縫疲勞仿真流程
展開 仿真應用 | 基于Fatigue Tool應力疲勞強度評估
結論
Workbench自帶的Fatigue Tool能準確進行疲勞強度評估。
Fatigue Tool設置簡單，易學易用，但功能可能受限，因此ANSYS公司和HBM公司合作推出了ANSYS nCode DesignLife疲勞分析模塊，具有強大的疲勞分析能力。
多軸隨機載荷下支撐構件疲勞壽命評估
隨著國際標準在企業(yè)的大量采用，隨機振動疲勞試驗在振動試驗中比例越來越高。借助隨機振動疲勞仿真分析技術，在產(chǎn)品設計階段就可預測產(chǎn)品壽命，并根據(jù)壽命分布云圖直觀判斷疲勞壽命大小及薄弱位置，快速判斷設計方案的優(yōu)劣，避免反復多次的試驗，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。本文將以某支撐構件受隨機振動載荷作用下疲勞壽命評估為例，介紹多軸隨機振動載荷下疲勞分析方法和流程。
2022年5月24日-26日，安世亞太大咖慧推出電子行業(yè)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(nèi)容，不容錯過。
報名方式
分析流程
利用ANSYS Mechanical計算出各方向激勵下應力頻響函數(shù)，然后將應力頻響函數(shù)和載荷的PSD曲線導入ANSYS Ncode軟件，定義材料的SN疲勞性能曲線，應用其振動疲勞分析求解器計算出結構應力響應的PSD，進而完成應力循環(huán)計數(shù)并計算損傷值。整個流程可以在ANSYS Workbench平臺中完成，其流程圖如下：
圖片圖1多軸隨機振動疲勞分析流程圖
頻響分析
頻響分析分析時通常施加某方向的單位加速度激勵，得到單位載荷激勵下模型各階頻率上的應力分布。在計算應力頻響函數(shù)時，所分析的頻率范圍要覆蓋PSD曲線的頻率范圍，一般取載荷PSD最大頻率范圍的1.5倍。載荷單位一定要與PSD曲線統(tǒng)一。對于多軸激勵，則進行多方向的頻響分析，得到模型各方向的傳遞函數(shù)。
展開 
基于FKM 規(guī)范的靜強度及疲勞強度評估解決方案
解決方案的優(yōu)勢
1、基于有限元分析結果，自動嵌入FKM規(guī)范要求的構件或焊縫靜強度計算和疲勞強度計算的流程和方法，自動方便地將應力結果和相關物理量傳遞給工具包，采用名義應力和局部應力兩種方法，在ANSYS Workbench內(nèi)計算并顯示構件或焊縫處基于FKM評估的靜強度和疲勞強度利用率結果。
2、基于ANSYS計算模型，支持多種方式的評估區(qū)域選擇。
3、自動加載有限元計算工況，在圖形用戶界面中可以任選評估的載荷工況，同時可以基于已有工況進行工況組合，支持對已有工況和組合工況的評估。
4、軟件能夠分析得到最不利荷載，對有限元網(wǎng)格的每一個節(jié)點組合、評估的結果利用率可以直觀地展現(xiàn)在ANSYS Workbench環(huán)境里。在WB下，工具包無須手動預先選擇評估的熱點區(qū)域，可以自動計算模型中的每個節(jié)點，實現(xiàn)評估結果的簡化可視化，從而允許工程師確定關鍵熱點區(qū)域，計算分析得到構件或焊縫靜強度和疲勞強度利用率，從而能節(jié)省材料。
展開 如何能更好地預測和評估座椅的長期乘坐疲勞度
賦能未來座艙：慧通測控的全周期舒適性測控方案
長期乘坐疲勞度的精準預測與評估，離不開專業(yè)的測試設備、場景模擬能力與數(shù)據(jù)解析技術。北京沃華慧通測控技術有限公司作為汽車測試領域的資深服務商，可為車企提供 “全周期、定制化” 的座椅長期疲勞度測試解決方案，助力突破 “僅關注瞬間體驗” 的局限。從“瞬間驚艷”到“久坐不倦”，是汽車座椅品質的終極飛躍。
疲勞壽命評估-三區(qū)間法（內(nèi)容已全部公開-有視頻詳解） ￥1
已更新基于Workbench平臺的nCode隨機振動疲勞壽命分析的視頻介紹，實操+講解。
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(shù)據(jù)，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(shù)工程要求。首先假設結構受到的隨機激勵服從高斯分布，1σ水平的瞬時加速度作用在-1σ和+1σ之間的時間占68.3%，2σ水平的瞬時加速度作用在-2σ和+2σ之間的時間占27.1%（95.4%－68.3%），3σ水平的瞬時加速度作用在-3σ和+3σ之間的時間占4.33%（99.73%－95.4%），如下圖所示。
利用1σ、2σ和3σ應力水平與振動頻次，再使用S-N曲線與Miner準則來計算焊點的疲勞損傷，從而得到振動疲勞壽命。疲勞損傷具體計算公式如下：
上式中
N1σ、N2σ和N3σ分別是從S-N曲線得到的1σ、2σ和3σ應力水平所對應的循環(huán)次數(shù)。
對于n1σ、n2σ和n3σ的計算，主要分兩種情況：
（1）只考慮PCB的一階固有頻率（基頻）
假設PCB是單自由度系統(tǒng)，也就是只考慮基頻，有：
其中fn為PCB的基頻，T為振動載荷施加時間，vn=fn·T為振動頻次。上述計算方式，可以看做對PCB施加的是窄帶隨機振動，只激勵PCB的基頻。
則更根據(jù)Miner準則和Basquin公式：
公式推理：
由上式可知1.953σ應力水平作用T時間造成的疲勞損傷與1σ、2σ和3σ應力水平分別作用0.683T、0.271T和0.0433T造成的累積損傷相同。因此，只要知道1σ應力水平值、焊點材料的S-N曲線、PCB基頻以及隨機振動載荷施加時間，即可計算累積損傷，從而預計疲勞壽命。
展開 基于Battlle結構應力法的Fe-safe(Verity)焊接結構疲勞評估案例 ￥350
這是Battlle結構應力法Fe-safe(Verity)焊接結構疲勞評估的一個成功案例，附件中有理論基礎資料、國內(nèi)外相關論文、從ABAQUS計算動態(tài)應力導入Fe-safe的方法。更多資料可討論交流分享。
Battlle結構應力法Fe-safe(Verity)疲勞評估案例.jpg
改進結構焊縫疲勞壽命計算結果.jpg
資料概覽.jpg
