ansys 疲勞仿真的案例
預測性能，耐久可靠 | 《ANSYS結構剛度及疲勞仿真解決方案》現已開放領取
1 結構強度剛度及疲勞仿真技術發展需求
2 Ansys結構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
· 網格劃分
· 載荷及邊界條件施加
· 結果顯示及處理
· 結構力學求解器功能
· 非線性分析功能
· 復合材料結構分析功能
· 耦合場分析功能
· 多目標優化分析
· 疲勞分析
· 顯式動力學分析
· 多體水動力學模塊
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優勢與價值
· Ansys nCode DesignLife常見應用案例
· 焊縫疲勞分析
· 高溫疲勞
· 熱和力疲勞
· 多軸應力/應變疲勞
· 振動疲勞
· 復合材料疲勞
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？
掃碼關注“上海安世亞太”微信公眾號
后臺回復“JSL”
即可獲得完整版資料冊
資料將在1-3個工作日內
發送至您的郵箱
展開 Ansys在車輛三電系統結構及疲勞領域的仿真案例分享
電機結構相關分析
模態&諧響應
Assembly modeler用于創建全電機的可管理模態模型
諧響應
-模
態疊加法諧響
應分析
-后蓋上的固定約束和軸端，軸承受力
-諧波響應峰值與結構的模態頻率一致
Ansys電機多學科分析
熱—機疲勞分析
電機NVH仿真
重要性和挑戰
-NVH（噪聲、振動和聲振粗糙度）是電機的關鍵設計挑戰
-NVH是一個多物理場問題，具有耦合的電磁，結構和聲學
-電機可能必須滿足噪音標準，以確保操作員的健康和舒適度
-駕駛員和乘客的舒適度是汽車行業的關鍵，電機的音調嘶嘶聲可能非常煩人
-NVH分析對于避免首次測試電機時出現意外問題至關重要
Motor-CAD NVH 方法
高保真NVH工作流程
電機噪聲-振動和聲學建模
聲學后處理——Ansys Sound
時域聲學——Ansys Maxwell & Ansys Motion
展開 ANSYS nCode DesignLife CAE疲勞仿真 ￥5
[圖片]
Ansys Mechanical內嵌nCode疲勞仿真工具
疲勞分析是分析結構受到周期性載荷作用下，結構應力遠小于強度極限情況，甚至結構應力比彈性極限還低的情況下就可能發生破壞的情況。Ansys nCode是國際著名的疲勞耐久性仿真分析軟件，其多個版本以前已經可以和Ansys Mechanical進行無縫以進行聯合分析。而在最新版的Ansys Mechanical 2020R2中可以進一步將nCode進行內嵌，完成結構分析后即可進行疲勞仿真設置，從而提高疲勞仿真效率。
已安裝完成nCode Embedded DesignLife
Embedded nCode 疲勞分析模塊
內嵌系統分析流程樹示意圖
Embedded nCode Designlife內嵌到Mechanical模塊中，需要使用到以下插件MechanicalEmbeddedDesignLife.wbex，其操作方法參見附錄。
下面是筆者實際工作中的一個疲勞仿真案例，說明如何在Ansys Mechanical中使用Embedded nCode分析工具。
如下圖，為某空調壓縮機模型，外殼通過三處安裝柱以螺紋形式進行固定，皮帶輪在外載荷作用下，帶動內部壓縮閥等部件轉動，進而實現空氣壓縮。由于壓縮機工作過程為高速運轉過程，同時其上的皮帶輪所受到的外部載荷具有較大的波動性，因此容易造成壓縮機殼體等部件在工作過程中發生疲勞失效，進而影響壓縮機的正常工作，從而需要對壓縮機殼體等部件進行疲勞仿真計算。
之前版本的Ansys Mechanical軟件需要在完成結構分析后，在拖入nCode的相應模塊進行疲勞仿真，如下圖所示。要進行疲勞仿真需要打開nCode界面，并在nCode模塊中進行設置，此種方式的優勢在于可以使用全面的nCode功能。
展開 
基于ANSYS及nCode的彈簧動力學及疲勞壽命仿真分析 ￥249
如果螺旋彈簧在高壓開關全生命周期30年的過程中，出現疲勞失效，會嚴重影響高壓開關的通斷性能，甚至威脅整個電力系統的安全。而彈簧在反復載荷的作用下，其破壞形式主要是疲勞斷裂。疲勞破壞的過程往往是裂紋的成核心、形成、擴展，直到產生突發性的脆斷。因此利用仿真軟件對彈簧的危險點及疲勞壽命進行研究、預測及估算，進而適時對其進行更換，對于提高高壓開關及電力系統的可靠性，具有重要的作用。
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動力學分析及疲勞壽命仿真，對于相關從業者及其他行業類似問題具有一定的幫助及指導意義。
仿真過程：
CAD及CAE模型準備
2. 設置邊界條件及瞬態動力學分析
3. 疲勞壽命設置及計算
展開 ANSYS的疲勞分析-基于S-N曲線的疲勞計
/prep7
et,1,plane42
MPTEMP,1,0
mpdata,ex,1,,2e8
mpdata,prxy,1,,0.3
rectng,0,200,0,100,
cyl4,100,50,25
asba,1,2
smrtsize,3
amesh,all
finish
/solv
nsel,s,loc,x,0
d,all,,,,,,ux
d,1,,,,,,uy
sfl,2,pres,0,31
allsel,all
solve
finish
4 S-N曲線
疲勞分析是在計算結果之上進行再次計算，其實這個過程也可以人為計算而不需要在軟件里面實現。直接查詢校核點的應力，算出應力幅值，再根據材料的S-N曲線，插值即可得到需用的循環次數，通過與實際循環次數對比，便能計算疲勞使用系數，也即累計損傷系數。
本次通過軟件，通過賦予材料S-N疲勞屬性，指定各種參數，直接得出累計損傷系數。
ANSYS在定義這些參數的過程中，有幾個關鍵命令：FP，FL，FS，FSNODE，FE，FTCALC。
查詢ANSYS幫助文檔，如下。
圖2 FP
根據疲勞曲線輸入S－N數據
STITM： ANSYS可以定義62個，取值1~20為循環次數，21~40為對應的應力幅度，41~50為溫度，51~60為平均應力，61和62為彈塑性材料參數。
展開 ANSYS Workbench起重機疲勞分析 ￥29.9
</p><p><br></p><p>2 Ansys workbench有限元分析軟件</p><p>在ANSYS 7.0版本問世之前，ANSYS公司致力于研發其核心產品ANSYS。這一版本通過其仿真效果的卓越和效率的顯著，贏得了工程界的廣泛贊譽。然而，盡管取得了如此成就，該版本在仿真模擬操作方面存在明顯的不足，即用戶必須通過編寫復雜的程序才能進行仿真，這限制了其在工程領域的普及應用。</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號，局面發生了轉變。ANSYS Workbench以其創新的用戶界面和工作流程，簡化了仿真過程，極大地提升了用戶體驗，因此迅速被廣泛應用，其普及程度甚至超越了傳統的ANSYS經典版本。目前，ANSYS Workbench已經發展到24.0版本，繼續引領著行業的進步。</p><p>ANSYS Workbench作為一個先進的仿真平臺，具備分析和模擬復雜機械系統的能力。它涵蓋了結構靜力學、結構動力學、剛體動力學、流體動力學、結構熱力學、電磁場分析以及多物理場耦合分析等多個領域。這些功能使得工程師能夠對機械系統進行全面的性能評估，從而優化設計，提高產品的可靠性和性能。</p><p>在結構靜力學方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態載荷下的響應，包括應力、應變和位移等參數。在結構動力學分析中，該平臺可以模擬結構在動態載荷下的行為，如振動和疲勞。剛體動力學分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時的運動情況。</p><p>流體動力學模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動行為，這對于設計高效的流體傳輸系統至關重要。結構熱力學分析則關注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應力。
展開 SIMULIA Fe-safe在復雜環境下的疲勞仿真優勢——車輛機架疲勞壽命分析案例
SIMULIA Fe-safe在復雜環境下的疲勞仿真優勢——車輛機架疲勞壽命分析案例
達索Fe-safe是一款耐久性分析軟件，專門用于有限元模型的疲勞分析。它是由達索系統（Dassault Systèmes）提供的SIMULIA 3D軟件套件的一部分。Fe-safe能夠直接連接所有主要的FEA套件，如Abaqus、ANSYS、Nastran（MSC、NEi、NX）和Pro/Mechanica。它專注于基于現代多軸應力的疲勞方法，并且是市場上最專業的疲勞分析軟件之一。Fe-safe適用于熱機械疲勞和蠕變疲勞、橡膠材料以及針對焊接接頭的 Verity 結構應變方法。功能專為滿足要求最嚴苛的行業應用而開發，能夠提供準確、可靠的多軸疲勞分析，無論載荷和模型的復雜度如何。
下面是SIMULIA Fe-safe在對車輛機架及轉向節的過載疲勞分析案例
在機架模擬過程中，由于該機架為懸掛系統的一部分，上端連接于彈簧，路面行駛時下端受載。測試路面較復雜。
在經過加速的模擬實驗中，該機架在相當于行駛41000公里時出現明顯的裂紋。FE-SAFE的計算結果表明，結構在相當于行駛27000公里時出現初始裂紋。考慮疲勞軟件計算的裂紋起始，這一結果與實驗吻合得非常好。而且開裂位置與實驗結果完全一樣。
在轉向節的疲勞模擬中，考慮到在車輛行駛過程中，由于路面情況復雜，常常會遇到瞬時受載過大的情況。這些瞬時的大載荷會對零件的疲勞壽命產生比較大的影響。因為在大載荷下，零件極容易進入塑性工作。
由于Abaqus強大的非線性分析功能，以及FE-SAFE中可以采用諾伯法則(Neuber’s Rule)來考慮疲勞載荷譜上塑性效應的影響，故本分析采用Abaqus和FE-SAFE完成。
展開 ANSYS Mechanical聯合ANSYS nCode DesignLife 在實體焊縫疲勞分析
圖17
四、寫在文后
本文首先對實體焊縫疲勞分析基于結構應力法進行原理說明，其次對nCodeWeldline定義SCL焊縫信息文件進行描述，給出ANSYS Mechanical進行強度分析流程，并聯合ANSYS nCode DesignLife在實體焊縫疲勞分析求解部分配置進行簡要說明。以期許能夠對實體焊縫疲勞的應用起到一點提示作用。
限于筆者水平，錯誤在所難免，還請指正。
作者 付穌昇 安世中德結構仿真咨詢專家
首發 ：仿真秀（ID:fangzhenxiu2018）
Hypermesh聯合Abaqus仿真之車輪動態彎曲徑向疲勞仿真 ￥19.89
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。
ANSYS Mechanical聯合ANSYS nCode DesignLife 在實體焊縫疲勞分析
圖17
四、寫在文后
本文首先對實體焊縫疲勞分析基于結構應力法進行原理說明，其次對nCodeWeldline定義SCL焊縫信息文件進行描述，給出ANSYS Mechanical進行強度分析流程，并聯合ANSYS nCode DesignLife在實體焊縫疲勞分析求解部分配置進行簡要說明。以期許能夠對實體焊縫疲勞的應用起到一點提示作用。限于筆者水平，錯誤在所難免，還請指正。
作者：付穌昇，男，安世中德結構仿真咨詢專家，中國機械工程學會機械工程師（認證），仿真秀科普作者，目前主要從事大型機械結構的強度、疲勞、復合材料、動力學以及優化等有限元計算工作，編著出版《ANSYS Workbench17.0數值模擬與實例精解》一書。
展開 
ANSYS Workbench 固定機翼疲勞設置方法及流程---附計算模型及詳操視頻 ￥88
本文使用ANSYS Workbench對固定機翼進行疲勞計算，不涉及ACP鋪層，ACP鋪層后無法進行疲勞計算。需要機翼ACP鋪層強度校核對應模型文件和視頻，請選擇其他對應的付費文檔或者聯系作者獲得。
疲勞設置曲線
壽命圖及損傷圖，后文及視頻中具有詳細解釋，該處僅為結果展示。
進行疲勞分析，首先需考慮材料疲勞參數，雙擊“engineering data”打開材料數據庫編輯材料屬性。復合材料無法進行疲勞計算，需要轉化為各項同性材料后再計算疲勞。
材料屬性界面。由于復合材料鋪層為混合鋪層，無法直接計算疲勞，需尋找最弱方向的彈性模量和泊松比，作為疲勞計算的強度材料屬性。查看碳纖維的屬性，碳纖維最弱部分數值作為各項同性材料對應數值，也就是選擇復合材料最弱方向的性能作為同性材料的性能，確保計算結果最保守，保證實際項目的安全度。
雙擊打開靜態結構后，會發現結構中尚未賦予材料屬性和厚度信息，因此需要手動設置。如果沒有對相應數值賦值，軟件在對應位置會呈現亮黃色顯示，提醒數據確缺失。指定蒙皮內板厚度，蒙皮厚度為3.6毫米，筋板厚度為2毫米。
完成厚度設置后，通過選擇結構為其賦予相應的材料屬性。不同結構分別賦予不同的材料屬性。默認情況下，材料類型為結構鋼，如果是導入其他的幾何結構沒有默認設置，需要自行設置材料屬性，所以材料設置位置有時候有材料，有時候沒有材料。
材料屬性修改完成后，需更新材料信息，通過右鍵點擊“刷新材料”選項，檢查材料屬性是否正確。
展開 abaqus橡膠熱仿真：減振橡膠疲勞黏滯生熱的仿真分析-源文件與子程序詳解
04
—
減振橡膠疲勞黏滯生熱的試驗與理論分析
4.1黏滯耗能率與損耗模量的關系
4.2損耗模量與頻率應變幅值的關系
4.3 損耗模量與溫度的關系
4.4 黏滯耗能率與頻率幅值溫度關系
05
—
仿真分析
5.1 有限元分析流程
5.2 子程序設計
5.3圓柱試樣黏滯生熱仿真分析
5.4沙漏試樣黏滯生熱仿真分析
06
—
基于自熱溫升的橡膠疲勞仿真
6.1撕裂與疲勞及其溫度相關性
Ansys合作伙伴 | 4月熱門活動已上線
合作伙伴：上海恒士達科技有限公司
時間：4月10日，8:00~12:00
地點：遠程視頻，網絡授課
費用：免費
立即報名
4月14日 | Ansys振動疲勞仿真系列課程
簡介：振動疲勞泛指振動環境下的結構疲勞破壞過程，在進行結構振動有限元仿真時，Ansys Mechanical提供疲勞的分析選項，包括諧響應分析的疲勞（正弦振動疲勞）和隨機振動疲勞。可以輸出對應的雨流計算矩陣、損傷矩陣、疲勞敏感性等。本系列課程系統講解不同振動類型下疲勞的分析理論和方法，詳細介紹進行振動分析時的各個選項的理論和實際意義，加深對仿真結果的理解。
展開 工程化的復合材料疲勞仿真方法
金屬的疲勞壽命研究已經較為成熟了，有大量的數據庫和工程預測手段。并且很多的工藝和檢測手段可以有效對結構疲勞進行管控，并誕生了“結構健康監測”這樣一個方向。像體檢那樣，通過CT、超聲波等技術，定期對結構內部的裂紋進行排查。
一代材料，一代裝備，現在已經進入了復合材料的時代。復合材料層合板是一層一層貼在一起的，并且樹脂和纖維之間不可避免的存在孔隙，這簡直是裂紋產生的溫床。
由于復合材料這種特點，其疲勞問題更為復雜，試驗結果的分散性也更高，更遑論仿真手段了。
但是仿真仍然重要，它可以表征趨勢，反映變化。另外很多結構，由于工況的特殊性以及自身結構復雜性，疲勞試驗是很難開展的，即便能搞也需要極高的成本。
工程化的復合材料疲勞仿真方法
航空航天的科研院所專業是分的很細的，搞強度和結構設計可以是兩個部門，強度下面可以分出靜強度、動強度、振動、疲勞等等一堆科室，每個科室還有一堆人。
我是一直搞航空的，導致我以前總是認為其他行業也是如此。后來外面接觸多了才知道，很多行業和公司，是養不起專門的結構強度部門的。往往結構強度方向就是一個人，這個人他要會做結構設計，做各種仿真分析，還要懂試驗。哪天感覺來了，還要去陪客戶。
這種情況下，是很難面面俱到的。尤其疲勞的仿真還需要編寫自定義本構程序，如果研究生階段不是研究這個的，一時是難以搞出來的。
前段時間我審了一篇做疲勞的論文。整個論文兩個工作，一個試驗、一個仿真。試驗也沒有做具體結構的疲勞試驗，而是基礎材料的疲勞試驗。仿真竟然一段話帶過，說使用了專門的疲勞分析軟件，然后就直接給結果。
還是那句話，糊里糊涂用軟件，糊里糊涂看結果，這種工作沒有意義。
我們本期就以復合材料層合板接頭的疲勞為例，基于ABAQUS UMAT，給出工程化的疲勞仿真方法。之所以是工程化，一是做了簡化，二是便于實現。
展開 