ANSYS nCode的案例
ANSYS Mechanical聯(lián)合ANSYS nCode DesignLife 在實體焊縫疲勞分析
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過程的復(fù)雜性， ANSYS Workbench工作平臺預(yù)定義7類nCode DesignLife疲勞分析模塊并不包括對于焊縫疲勞的相關(guān)分析，需要間接完成。
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析能夠?qū)Ρ”诮Y(jié)構(gòu)進行，同時也能夠基于非薄壁結(jié)構(gòu)進行實體焊縫疲勞模擬，如圖1所示。
實體焊縫疲勞分析，基于結(jié)構(gòu)應(yīng)力法，對于實體網(wǎng)格建立的焊縫分析具有相當(dāng)?shù)钠者m性，相對于熱點應(yīng)力法，無需對網(wǎng)格進行強制控制。
限于篇幅，本文僅對實體焊縫疲勞分析一般流程進行概述。
① 基于“DesignLife theory”對實體焊縫疲勞分析方法進行概述；
② 基于ANSYS Mechanical創(chuàng)建有限元求解；
③ 基于nCode Weldline創(chuàng)建實體焊縫信息；
④ 基于ANSYS nCode DesignLife進行實體焊縫疲勞求解引擎求解。
圖1
一、實體焊縫模型創(chuàng)建準(zhǔn)則
1、ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析方法
ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析理論中對于實體焊縫評估采用結(jié)構(gòu)應(yīng)力法，與熱點應(yīng)力法（距離焊趾表面一定距離的兩點或三點，進行線性或二次插值計算來確定焊趾處的熱點應(yīng)力值，如圖2所示）相比較，結(jié)構(gòu)應(yīng)力法對于網(wǎng)格無需特殊考慮，對網(wǎng)格敏感程度相對較低。
圖二
結(jié)構(gòu)應(yīng)力法滿足平衡條件并可以采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進行計算，結(jié)構(gòu)應(yīng)力是膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力之和。結(jié)構(gòu)應(yīng)力法需要用戶自定義“Stress Classification Lines (SCL)”應(yīng)力等級線去確定膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。
展開 ANSYS Mechanical聯(lián)合ANSYS nCode DesignLife 在實體焊縫疲勞分析
作者 | 付穌昇 安世中德結(jié)構(gòu)仿真咨詢專家
首發(fā) | 仿真秀（ID:fangzhenxiu2018）
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過程的復(fù)雜性， ANSYS Workbench工作平臺預(yù)定義7類nCode DesignLife疲勞分析模塊并不包括對于焊縫疲勞的相關(guān)分析，需要間接完成。
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析能夠?qū)Ρ”诮Y(jié)構(gòu)進行，同時也能夠基于非薄壁結(jié)構(gòu)進行實體焊縫疲勞模擬，如圖1所示。
實體焊縫疲勞分析，基于結(jié)構(gòu)應(yīng)力法，對于實體網(wǎng)格建立的焊縫分析具有相當(dāng)?shù)钠者m性，相對于熱點應(yīng)力法，無需對網(wǎng)格進行強制控制。
限于篇幅，本文僅對實體焊縫疲勞分析一般流程進行概述。
① 基于“DesignLife theory”對實體焊縫疲勞分析方法進行概述；
② 基于ANSYS Mechanical創(chuàng)建有限元求解；
③ 基于nCode Weldline創(chuàng)建實體焊縫信息；
④ 基于ANSYS nCode DesignLife進行實體焊縫疲勞求解引擎求解。
圖1
一、實體焊縫模型創(chuàng)建準(zhǔn)則
1、ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析方法
ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析理論中對于實體焊縫評估采用結(jié)構(gòu)應(yīng)力法，與熱點應(yīng)力法（距離焊趾表面一定距離的兩點或三點，進行線性或二次插值計算來確定焊趾處的熱點應(yīng)力值，如圖2所示）相比較，結(jié)構(gòu)應(yīng)力法對于網(wǎng)格無需特殊考慮，對網(wǎng)格敏感程度相對較低。
展開 從四個角度全面了解ANSYS nCode DesignLife高級疲勞壽命分析軟件
ANSYS nCode DesignLife就是這樣一款軟件。
產(chǎn)品介紹
ANSYS nCode DesignLife是集成在ANSYS Workbench 平臺上的高級疲勞分析模塊，為客戶提供先進的疲勞分析解決方案。
ANSYS nCode DesignLife由ANSYS公司與專注疲勞分析領(lǐng)域的HBM公司合作推出。HBM的ncode是疲勞領(lǐng)域最優(yōu)秀的軟件之一，已有超過25年的歷史。ANSYS nCode DesignLife主要模塊有：
功能特色
1、完全集成于ANSYS WorkBench平臺
以流程圖形式建立分析任務(wù)；無縫讀取ANSYS計算結(jié)果；與ANSYS共享材料數(shù)據(jù)庫；在WorkBench平臺上統(tǒng)一進行參數(shù)管理，可用DesignXplore軟件進行優(yōu)化。
2.Click & Drag操作方式，易學(xué)易用
以“Drag”建立疲勞分析流程；以“Click”完成相關(guān)設(shè)置；疲勞分析流程可重復(fù)執(zhí)行。
3.先進的疲勞分析技術(shù)
高周疲勞的應(yīng)力壽命（SN）計算；低周和高周疲勞的應(yīng)變壽命（EN）計算；裂紋擴展；復(fù)雜加載條件下預(yù)測耐久極限、安全因子；焊點、焊縫的焊接疲勞計算；高級振動疲勞分析計算（PSD）；在多軸應(yīng)力狀態(tài)評估的基礎(chǔ)上，自動選擇計算方法。
4.構(gòu)建任意復(fù)雜的載荷譜
時間序列；恒幅載荷；時間步載荷；溫度載荷；Hybrid載荷；振動載荷；Duty Cycle。
5.強大的疲勞結(jié)果輸出功能
云圖、標(biāo)記顯示；輸出自動鑒別疲勞關(guān)鍵區(qū)域和熱點；疲勞分析結(jié)果表格輸出；組件結(jié)果輸出；輸出指定位置的應(yīng)力、應(yīng)變歷程；Studio Glyph自動報告生成。
展開 角焊縫（殼體）疲勞在ANSYS nCode DesigenLife的創(chuàng)建與計算原則淺述
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析最初用于汽車行業(yè)薄板結(jié)構(gòu)(1-3 mm) 的焊接分析模擬，采用薄殼搭建有限元模型，相關(guān)工業(yè)應(yīng)用也都針對于此類結(jié)構(gòu)進行。ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析采用結(jié)構(gòu)應(yīng)力法進行計算，具有好的網(wǎng)格不敏感性，目前該方法也適用于以實體建模的焊縫疲勞分析。
限于篇幅本文僅針對角焊縫（殼體）焊縫單元創(chuàng)建和計算的準(zhǔn)則基于ANSYS nCode Theory手冊進行編寫，關(guān)于搭接焊縫、激光焊等請參考相關(guān)文獻資料。
兩名筆者水平極為有限，錯誤必然較多，另原稿成稿較早且截取原稿部分并非完整，某種程度未能緊跟相關(guān)技術(shù)發(fā)展，因此嚴(yán)禁直接應(yīng)用于企業(yè)項目的產(chǎn)品分析以免造成重大事故和傷害。另外本文建立的焊縫有限元模型不能作為評估焊縫極限強度的方法進行使用。
一、殼體焊縫有限元建模通用原則
不同類型的焊縫形式具有不同的分析方式，需要根據(jù)焊縫種類進行分組，每一個有限元輸入分組應(yīng)對應(yīng)疲勞引擎中對應(yīng)的有限元焊縫類型，并設(shè)置一個合理的參數(shù)數(shù)值。
對于以薄殼單元建立焊縫有限元建模具有一定的通用準(zhǔn)則：
① 網(wǎng)格應(yīng)以4節(jié)點四邊形單元為主，表達金屬薄板的中面。
② 以單排或雙排殼單元進行焊縫建模表達。
③ 焊縫網(wǎng)格規(guī)整，尺寸以5mm為最好，規(guī)避三角形網(wǎng)格出現(xiàn)。
④ 疲勞分析焊縫單元需設(shè)置特殊焊接屬性。
⑤ 焊縫單元法向保證設(shè)置法向朝外。
⑥ 毗鄰焊縫的單元的非平均化節(jié)點應(yīng)力被提取作為焊趾和焊根疲勞計算評估使用，該應(yīng)力也可以是平均化的或在單元邊長的中點處進行計算，通過在“ANSYS Group Properties”中設(shè)置“WeldLocation = MidElementEdge”進行考慮。
展開 
ANSYS官方 nCode疲勞分析基礎(chǔ)理論和實踐，報名贏華為MATE30
ANSYS官方將特別推出一系列ANSYS網(wǎng)絡(luò)研討會，不僅包含ANSYS 2019 R3 新版本功能介紹，同時也包括最新的行業(yè)熱點解決方案，ANSYS將與各位深入探討行業(yè)熱點趨勢，諸如無人駕駛、PCB結(jié)構(gòu)可靠性、天線設(shè)計、數(shù)字孿生等等。
報名本系列課程，聯(lián)系微信客服jishulink555，可免費贏取ANSYS官方定制真空保溫杯、小夜燈、餐具套裝、手機支架、話費等精美紀(jì)念品！此外，在此系列網(wǎng)絡(luò)研討會結(jié)束后，ANSYS將官方抽取1名幸運者，TA將獲得華為最新發(fā)布的Mate 30 1臺（報名多場幾率疊加）！
本期研討會：《ANSYS nCode疲勞分析基礎(chǔ)理論和實踐》將于12月17日 20:00-21:00舉辦，掃碼可直接報名。
直播主題
ANSYS nCode疲勞分析基礎(chǔ)理論和實踐
日期/時間
2019年12月17日
20:00 – 21:00
課程受眾
汽車、航空、核能、電子等行業(yè)設(shè)計工程師
ANSYS Mechanical的現(xiàn)有客戶
所有其他有限元分析軟件的使用者
講師簡介
郭臻
ANSYS高級應(yīng)用工程師，長期從事ANSYS結(jié)構(gòu)分析軟件的技術(shù)支持工作。
展開 干貨 | ANSYS nCode疲勞分析基礎(chǔ)理論和實踐
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本期研討會：《ANSYS nCode疲勞分析基礎(chǔ)理論和實踐》將于12月17日 20:00-21:00舉辦，掃碼可直接報名。
直播主題
ANSYS nCode疲勞分析基礎(chǔ)理論和實踐
日期/時間
2019年12月17日
20:00 – 21:00
課程受眾
汽車、航空、核能、電子等行業(yè)設(shè)計工程師
ANSYS Mechanical的現(xiàn)有客戶
所有其他有限元分析軟件的使用者
講師簡介
郭臻
ANSYS高級應(yīng)用工程師，長期從事ANSYS結(jié)構(gòu)分析軟件的技術(shù)支持工作。本科畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)飛行器設(shè)計與工程專業(yè)，碩士畢業(yè)于清華大學(xué)固體力學(xué)專業(yè)。
展開 干貨 | ANSYS Ncode焊縫疲勞壽命評估方法簡介
ANSYS Ncode Designlife求解器中的焊縫疲勞壽命分析方法起源于沃爾沃汽車公司和查爾姆斯理工大學(xué)，該算法采用的是非常通用的應(yīng)力基疲勞壽命評估方法，特別適合于汽車零部件中1-3 mm厚度的薄鋼板件，對于更厚的實體結(jié)構(gòu)建模部件，也支持基于ASME鍋爐與壓力容器的規(guī)范的疲勞壽命計算。
這種方法基本上與標(biāo)準(zhǔn)的S-N方法相似，只是需要進行一些特殊的考慮去處理焊縫，詳細特點如下：
1. ANSYS Ncode Designlife起源于薄板焊縫結(jié)構(gòu)；
2. 算法根據(jù)有限元求解數(shù)據(jù)的網(wǎng)格點力去計算焊趾的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，相對標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力推倒方式，該算法對網(wǎng)格剖分狀況不那么敏感。結(jié)構(gòu)應(yīng)力推導(dǎo)過程在SAE 982311中有詳細描述。為在Ncode中使用網(wǎng)格力方式，網(wǎng)格力數(shù)據(jù)必須被包含在有限元結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)中，并且設(shè)置Ncode軟件ANSYS Group properties中Entity Data Type為Force Moment選項。
3. 可選的，節(jié)點位移和轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)也可以用于確定焊縫周圍單元的應(yīng)力值，使用該方式，節(jié)點力和位移數(shù)據(jù)必須包含在有限元結(jié)構(gòu)文件中，并且設(shè)置Ncode軟件ANSYS Group properties中Entity Data Type為Displacement選項。
4. 網(wǎng)格剖分方面，對于薄板件殼模型，焊縫周圍的區(qū)域盡可能劃分為5 mm大小的規(guī)整網(wǎng)格，盡可能避免使用三角形網(wǎng)格。
5. 若采用了以上應(yīng)力或位移推導(dǎo)應(yīng)力方式，Ncode軟件將基于焊縫周邊單元數(shù)據(jù)，推導(dǎo)焊趾和焊根單元非平均的節(jié)點應(yīng)力值用于疲勞壽命評估。焊喉部位采用焊喉單元中心應(yīng)力值評估疲勞壽命。
展開 ANSYS nCode DesignLife等幅應(yīng)力、應(yīng)變壽命疲勞分析完整教程 ￥10
等幅應(yīng)力壽命疲勞分析目標(biāo)和步驟
? 目標(biāo):
?使用ANSYS Mechanical和ANSYS nCode DesignLife
解決等幅應(yīng)力-壽命疲勞分析
? 步驟
?找到算例包并解壓
?定義Engineering Data中Ncode材料
?修改Mechanical 中模型
?Mechanical 求解分析
?獲取ANSYS nCode DesignLife 系統(tǒng)
?求解
?后處理獲取疲勞結(jié)果
應(yīng)變壽命疲勞分析理論分析基礎(chǔ)及DesignLife關(guān)鍵設(shè)置
Strain-Life (EN) 應(yīng)變疲勞分析理論基礎(chǔ)
? 討論循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和應(yīng)變-壽命關(guān)系的關(guān)系
? 討論平均應(yīng)力的影響
基于應(yīng)力疲勞壽命評估之多軸評估方法
目標(biāo)和步驟
? 目標(biāo):
? 檢查多軸評估方法及影響應(yīng)力壽命計算的其它因素
? 步驟
? 利用restore archive解壓縮
? Mechanical求解
? nCode SN Constant Amplitudesystem 和Mechanical 的model模塊建立連接
? 打開DesignLife
? 修改load mapping
? 求解
? 查看多軸評估
? 修改多軸評估
? 求解
? 查看結(jié)果
其他方法求解:
? 研究其他應(yīng)力組合方法（ stress Combination Methods ）
?調(diào)查非平均SN數(shù)據(jù)的使用（ Certainty of survival ）
?研究應(yīng)力梯度效應(yīng)
?安全系數(shù)計算
等幅SN疲勞壽命分析之平均應(yīng)力影響
目標(biāo)/步驟
? 目標(biāo):
? 檢查平均應(yīng)力對疲勞壽命評估影響
? 步驟
? restore archive
? solve Mechanical model
?
展開 無懼高溫——Ansys nCode DesignLife進行熱-機疲勞分析詳解
介紹在Ansys Workbench平臺下，采用Ansys Mechanical & Ansys nCode DesignLife開展結(jié)構(gòu)熱-機疲勞的基本原理、方法、流程以及注意事項，并附贈相關(guān)案例DEMO。
7/27 Ansys nCode DesignLife 振動疲勞分析
本次直播介紹振動疲勞分析相關(guān)理論基礎(chǔ)以及Ansys nCode DesignLife中開展振動疲勞分析的方法、流程及Demo。
ANSYS nCode DesignLife Workbench DesignLife疲勞分析系列教 ￥2
ANSYS-nCode-DesignLife-CAE疲勞仿真.pptx
預(yù)測性能，耐久可靠 | 《ANSYS結(jié)構(gòu)剛度及疲勞仿真解決方案》現(xiàn)已開放領(lǐng)取
1 結(jié)構(gòu)強度剛度及疲勞仿真技術(shù)發(fā)展需求
2 Ansys結(jié)構(gòu)強度剛度及疲勞仿真模塊功能介紹
· CAE前后處理、幾何訪問、幾何造型、有限元建模、分析集成及可視化
· 網(wǎng)格劃分
· 載荷及邊界條件施加
· 結(jié)果顯示及處理
· 結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器功能
· 非線性分析功能
· 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析功能
· 耦合場分析功能
· 多目標(biāo)優(yōu)化分析
· 疲勞分析
· 顯式動力學(xué)分析
· 多體水動力學(xué)模塊
3 Ansys nCode DesignLife 疲勞解決方案
· 疲勞仿真的重要性
· Ansys nCode DesignLife疲勞壽命仿真流程
· Ansys nCode DesignLife疲勞仿真功能
· Ansys nCode DesignLife優(yōu)勢與價值
· Ansys nCode DesignLife常見應(yīng)用案例
· 焊縫疲勞分析
· 高溫疲勞
· 熱和力疲勞
· 多軸應(yīng)力/應(yīng)變疲勞
· 振動疲勞
· 復(fù)合材料疲勞
4 Ansys電池振動疲勞仿真案例
· 新能源動力電池包PSD隨機振動疲勞壽命計算
· 動力電池包振動疲勞分析及改進
二、本期資料如何獲取？
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展開 基于ANSYS及nCode的彈簧動力學(xué)及疲勞壽命仿真分析 ￥249
本案例基于螺旋彈簧的CAD模型，利用ANSYS及nCode軟件，對螺旋彈簧的進行瞬態(tài)動力學(xué)分析及疲勞壽命仿真，對于相關(guān)從業(yè)者及其他行業(yè)類似問題具有一定的幫助及指導(dǎo)意義。
仿真過程：
CAD及CAE模型準(zhǔn)備
2. 設(shè)置邊界條件及瞬態(tài)動力學(xué)分析
3. 疲勞壽命設(shè)置及計算
多軸隨機載荷下支撐構(gòu)件疲勞壽命評估
報名方式
分析流程
利用ANSYS Mechanical計算出各方向激勵下應(yīng)力頻響函數(shù)，然后將應(yīng)力頻響函數(shù)和載荷的PSD曲線導(dǎo)入ANSYS Ncode軟件，定義材料的SN疲勞性能曲線，應(yīng)用其振動疲勞分析求解器計算出結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)的PSD，進而完成應(yīng)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(yīng)力分布。在計算應(yīng)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)。
圖2 支架三個方向諧響應(yīng)分析
圖3 應(yīng)力響應(yīng)曲線
多軸隨機振動載荷譜輸入
隨機振動載荷常用PSD功率譜密度來表達，針對不同的振動環(huán)境可以參考相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)查取。載荷譜的輸入在ANSYSNCODE來完成，通過ANSYS NCODE 振動載荷生成器產(chǎn)生相應(yīng)的PSD譜，將PSD譜導(dǎo)入到載荷譜編輯器中同各方向諧響應(yīng)傳遞函數(shù)相關(guān)聯(lián)。
1、多軸隨機載荷順序發(fā)生
通常在多軸隨機載荷應(yīng)用于模擬振動試驗臺架時，每次施加一個方向的激勵，各方向激勵載荷需要依次施加。為了模擬這種試驗環(huán)境，需要利用ANSYS NCODE載荷譜類型Duty Cycle來定義相應(yīng)的載荷譜。
展開 基于ANSYS workbench平臺下nCode Design Life的連桿疲勞分析簡例計算
基于ANSYS workbench平臺下nCode Design Life的連桿疲勞分析簡例
本分析實例采用ANSYS Workbench平臺下nCode Design Life對一個承受交變應(yīng)力的簡易連桿結(jié)構(gòu)進行疲勞分析。
該分析為筆者原創(chuàng)教程，轉(zhuǎn)帖請注明出處和作者筆名：CAE夢想很偉大。
作者水平有限，難免錯誤，請見諒。另未能對每一個分析進行詳細說明，且本例僅僅作為一個交流的疲勞案例，與工程實踐相差甚遠，切勿直接用于工程分析和論文撰寫。
技術(shù)咨詢鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/b/280
基于ANSYS workbench平臺下nCode Design Life的連桿疲勞分析流程簡述
幾何模型與網(wǎng)格劃分如圖所示
約束條件與接觸設(shè)置
針對連桿進程與回程過程承載不同，分別賦予Bearing Load軸承載荷不同的數(shù)值與方向（在項目流程圖中建立兩次靜力學(xué)分析）
求解并后處理等效應(yīng)力分布
兩個結(jié)果聯(lián)合導(dǎo)入ANSYS workbench平臺下nCode Design Life，將兩個靜力學(xué)求解solution拖入nCode Design Life。
Bearing Load軸承載荷在WB的疲勞工具中不能進行換向處理，因此在nCode中簡化考慮該結(jié)構(gòu)承受兩個方向的載荷，為Zero-based loading載荷方式，擴大比例系數(shù)為2。右鍵S-N分析，修改為常幅值分析，將min-factor設(shè)置為0，max-factor設(shè)置為2。
疲勞材料屬性與SN曲線：右鍵S-N分析，打開材料菜單，將材料賦予所有的mat。
展開 