ansys振動疲勞仿真的案例
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
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展開 顯卡隨機振動疲勞仿真計算
電子產品在使用過程中，難免會受到各種形式的振動沖擊，這類激勵通常具有隨機性和不確定性，迫使產品局部承受較大交變應力進而引起振動疲勞失效。本文將以顯卡模型為例，闡述如何使用ANSYS Mechanical聯合ANSYS nCode DesignLife進行隨機振動疲勞仿真。
大咖慧網絡培訓
2022年5月24日-26日，安世亞太大咖慧推出電子行業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容，不容錯過。
報名方式
案例背景描述
計算幾何為簡化的顯卡模型，見下圖。PCB板、金屬支架材料為結構鋼，其余構件簡化為鋁合金。金屬支架左側3端面固定支撐，隨機振動載荷類型為G加速度譜，方向為Y向，具體數值見圖，計算該工況下的疲勞壽命。
圖 1模型
圖2 G加速度譜
1、仿真流程搭建
為提升計算效率，本例采用MSUP諧響應分析聯合nCode進行隨機振動疲勞仿真。具體模塊搭建如下：
圖 3仿真流程
注：使用該方法進行隨機振動疲勞計算時，需先將nCode模塊拖拽至“modal”模塊處，然后再將“Harmonic Response”的solution與“nCode”的solution相連，完成流程搭建。若直接將“Harmonic Response”與“nCode”相連，在后續提交計算時，軟件會提示沒有材料數據，無法進行求解計算。
展開 設計仿真 | CAEfatigue中多通道振動疲勞分析復雜載荷的處理
背景
與傳統的高周、低周疲勞不同，振動疲勞因更貼合真實的物理世界近些年來在疲勞領域應用廣泛。而在振動疲勞分析中，環境時域載荷激勵往往是非常復雜的，為了提升計算速度，一般先將基于時間的載荷數據轉換為頻域PSD譜。比如，車輛在進行振動疲勞測試時，一般提取四個車輪中心處的載荷，如圖1所示，然后通過多體動力學軟件ADAMS構建整個車身模型獲取車身關鍵點的載荷，或者更復雜一點通過ADAMS軟件搭建測試路面、整車模型提取目標點的載荷，如圖2所示。在這兩種汽車行駛模擬中，白車身上的級聯負載都是在時域內的，通常以多通道時間信號的形式出現，而多通道信號之間的相關性對后續隨機響應和振動疲勞結果起著至關重要的作用。
圖1：車輛振動疲勞測試
圖2：ADAMS模擬路試載荷
在將采集到的時間數據轉換成頻域PSD這個過程中，一般采用傅立葉級數變換。然而，在執行此轉換過程時，往往都會面臨以下三個問題。
a)首先，頻域疲勞計算方法本身需要遵循一些假設，被處理的數據必須是穩態的、滿足高斯分布、隨機的，用戶很難量化這些假設。
展開 基于ANSYS線槽隨機振動疲勞分析
客車在運行過程中，當它們承受的應力水平較高達到一定工作時間后，經常會突然發生隨機疲勞破壞，往往造成災難性的后果。因此，預測結構的隨機疲勞壽命非常有必要。由于車輛的真實行使工況千變萬化，實際工況的準確確定幾乎是不可能的。目前只能根據統計典型工況來確定，隨機振動分析是結構對隨機動力載荷響應的概論統計。ANSYS有限元分析軟件是一個功能強大的分析軟件，能對復雜模型進行各種力學分析，首先進行模態分析，確定安裝架結構的固有頻率，再在模態分析的基礎上進行隨機振動分析，隨機振動分析采用模態疊加法。
1 有限元模型
線槽結構的模型，在做有限元分析時，為了減少分析的運算量和分析的可行性，必須對模型進行簡化，根據經驗，如一些對分析結果影響很小的倒角、孔可以簡化去掉。本部件有限元模型采用高精度的四邊形和少量的三角形單元進行網格離散。19個梁單元，殼單元用Shell181單元，粱單元用beam188單元，有限元模型如圖1所示。
由于線槽和U型粱、線槽和底架橫梁緊固連接，可以認為連接面不發生相對滑移，所以為了簡化分析把這些面粘接在一起，即線槽和U型粱用剛性單元連接，線槽和底架橫梁用粱單元連接。
2 工況計算
線槽材料為6063-T5，密度2.7×106Kg/m3，彈性模量69GPa，泊松比0.33。執行IEC 61373-2010標準進行仿真運算，功率譜密度曲線如圖2所示。
展開 
電動車動力電池包的隨機振動疲勞仿真分析案例
車載動力電池包在電動汽車行駛過程中承受著振動載荷的持續作用，因此振動試驗是電池包可靠性試驗中的重要部分。動力電池包作為電動汽車的儲能裝置，在可靠性發生失效的情況下，尤其是當一些關鍵部件或結構失效（例如出現松動、斷裂等情況）時，電池單體或者模組將發生位移、晃動或者被擠壓的情況，這將進一步造成相關部件的加速損壞，導致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發電池性能衰減，管理系統失效、電能中斷或起火爆炸等情況的發生。因此動力電池包的振動試驗也與安全性緊密相關，一直是動力電池測試評價領域關注的重點。本文利用通用疲勞壽命分析軟件Alphatigue進行電池包的隨機振動疲勞分析。
1.有限元仿真模型
頻率響應分析采用MSC.Nastran求解，分析模型的殼單元采用CQUAD4和CTRIA3單元模擬，各部件之間通過RBE2進行連接，模型總計18473個單元和18622個節點，如圖1所示。
圖1 車載動力電池包的有限元模型
2.電池包隨機振動疲勞分析流程的模塊卡片組搭建
選擇Alphatigue圖形界面的方式快速搭建隨機振動疲勞分析流程，如圖2所示。一個完整的隨機振動疲勞分析流程共分為模型輸入與工況選擇、功率譜密度文件輸入和SN求解器三部分。
圖2針對電池包隨機振動疲勞分析流程的模塊卡片組
3.工況選擇
電池包有限元分析模型共包含PSHELL_1和PSHELL_2兩個Section，如圖3所示。加載位置為電池包與車體連接點位置。
展開 基于ncode的多軸振動疲勞仿真分析 ￥7.5
1 引言
在實際的振動疲勞測試過程中，一般要求對Z向、Y向和X向依次進行加載，本文主要介紹了如何運用hypemesh+ncode軟件實現上述過程的模擬。
2.模型介紹
有限元模型如下圖所示，材料為6061T6，屈服強度為240MPa，抗拉強度290MPa。
在Hypemesh中建立有限元模型，如下圖所示，在左端圓孔處采用剛性單元Rbe2進行連接，并施加固定約束，運用optistruct求解器對模型進行Z向、Y向和X向頻響分析，并輸出.OP2格式的結果文件。
搭建ncode仿真流程如圖所示：
仿真結果如圖所示，最大損傷位于固定孔處。
大客車結構強度、振動及疲勞仿真分析
大客車結構強度、振動及疲勞仿真分析
目前長途客運大客車多為承載式車身，相對于非承載式車身，既降低了車架自身重量，又增加了整體剛度，而城市低地板客車、低速觀光車、機場擺渡車、校車等一些特殊領域，由于設計需求不同，采用的仍然是非承載式車身或半承載式車身。車輛設計時，不同形式的車身反饋出來的問題多有不同，其安全系數、載荷大小、重點分析工況等也不盡相同。
采用CAE方法對車身骨架進行仿真分析，可以在設計階段模擬車輛的各種行駛工況，可以快速、全面地獲得結構的剛度、強度、振動特性、疲勞性能等方面的問題，并進行徹底的結構優化。沒有計算機仿真技術而關起門來造車的時代已經不復存在。
客車分析需要考察的基本工況包括：剛度分析、強度分析、模態分析、疲勞分析，以及部分特殊車輛的側翻、碰撞分析。（今天和大家討論的是基本內容，有的朋友喜歡要“干貨”，把關鍵問題點透，就是“干貨”，例如懸架系統的合理簡化方式、帶平衡軸板簧的簡化方式等等，潛意識的簡化往往帶來錯誤的分析結果，有需求的朋友可以進一步交流每個環節的關鍵問題。）
剛度分析主要考察車身抵抗變形的能力，包括彎曲剛度、扭轉剛度，問題車輛往往導致的后果是玻璃脫落或破裂、車門閉合不嚴等問題。
強度分析主要考察：
1、彎曲工況：
考察車輛滿載并受到路面沖擊時的強度，根據使用路況的不同，采取的動載系數一般為1.5~2.5范圍內：
2、轉彎工況：
一般考察車輛滿載以指定車速、方向盤打死情況下或鄰近側翻時車身的強度（估計不會有人這樣開車，但也不能遇上這樣的手就車架開裂吧），此時車輛除了承受重力載荷，還承受側向加速度。
3、制動工況：
制動時的制動加速度取決于參考路面的附著力系數和制動力的分配情況，有的車輛允許車輪抱死，則取最大路面附著力系數，不允許抱死的車輪需要參考制動力大小。
展開 7/27 Ansys nCode DesignLife 振動疲勞分析
常規的疲勞強度分析方法一般僅處理工作載荷中“相對”靜載荷部分的疲勞問題，可視為靜力學處理方法。實際上，相當多的結構部件同時承受靜態及動態交變載荷的作用，當結構所受動態交變載荷(如振動、沖擊、噪聲載荷等)的頻率分布與結構固有頻率分布具有交集或相接近時，結構產生共振，進而導致疲勞破壞，此時則應當考慮振動疲勞。振動疲勞破壞機理與靜態疲勞破壞基本一致。
本次直播介紹振動疲勞分析相關理論基礎以及Ansys nCode DesignLife中開展振動疲勞分析的方法、流程及Demo。
展開 設計仿真 | CAEfatigue中多通道振動疲勞分析復雜載荷的處理
背景
與傳統的高周、低周疲勞不同，振動疲勞因更貼合真實的物理世界近些年來在疲勞領域應用廣泛。而在振動疲勞分析中，環境時域載荷激勵往往是非常復雜的，為了提升計算速度，一般先將基于時間的載荷數據轉換為頻域PSD譜。比如，車輛在進行振動疲勞測試時，一般提取四個車輪中心處的載荷，如圖1所示，然后通過多體動力學軟件ADAMS構建整個車身模型獲取車身關鍵點的載荷，或者更復雜一點通過ADAMS軟件搭建測試路面、整車模型提取目標點的載荷，如圖2所示。在這兩種汽車行駛模擬中，白車身上的級聯負載都是在時域內的，通常以多通道時間信號的形式出現，而多通道信號之間的相關性對后續隨機響應和振動疲勞結果起著至關重要的作用。
圖1：車輛振動疲勞測試
圖2：ADAMS模擬路試載荷
在將采集到的時間數據轉換成頻域PSD這個過程中，一般采用傅立葉級數變換。然而，在執行此轉換過程時，往往都會面臨以下三個問題。
a)首先，頻域疲勞計算方法本身需要遵循一些假設，被處理的數據必須是穩態的、滿足高斯分布、隨機的，用戶很難量化這些假設。
b)其次，傅立葉變換必須設置幾個變量，如FFT（快速傅里葉變換）窗口形狀、FFT窗口長度等，設置這些變量需要一些先前的經驗，此外通常還需要為每個事件逐個設置變量，這顯然超出了一般用戶的分析能力。
c)第三，如何考慮多通道激勵中不同時域信號之間的相關性以及通道信號到模型的映射，這代表了一個重要的數據管理和重復使用性問題。
最近的技術突破已經解決了大部分問題，使得時域載荷的轉換過程對用戶而言變得相對簡單。解決方案的第一部分涉及在傅里葉變換之前的“負載調節”的復雜過程。第二部分涉及到FFT窗口長度的自動選擇。
展開 基于ANSYS的礦用掘進機回轉臺振動疲勞分析方法
摘 要：掘進機截割過程易受到強沖擊載荷而導致回轉臺產生振動疲勞現象，對作業的可靠性和穩定性影響較大。經分析掘進機回轉臺的作業原理，依據Palmgram-Miner疲勞判斷法則，利用ANSYS仿真軟件對回轉臺振動疲勞情況進行分析。結果表明：回轉臺X軸向的振動對回轉臺疲勞損傷影響較大，通過減振能夠較好的提升回轉臺的整體壽命；回轉臺與油缸連接的4個銷軸位置易產生疲勞損壞現象，最小循環載荷為38 965次；仿真結果與現實情況相一致，分析方法具備一定的合理性與可行性，能夠作為回轉臺結構優化和改進的參考依據。
關鍵詞：掘進機;回轉臺;ANSYS;振動疲勞;
0前言
掘進機是煤炭業機械化高效快速掘進的關鍵裝備之一，承擔著截割、裝載運輸以及操作等諸多任務，適用于多種復雜的工作環境。采掘技術及其裝備水平是保障礦企高產穩產的關鍵措施，也直接著煤礦開采的能力和安全。回轉臺作為掘進機截割臂運動的關鍵驅動與承載部件，受到截割力的強沖擊載荷作用，易引起結構產生不良振動，導致結構變形、開裂等失效現象，極大的影響著掘進作業的安全性和穩定性。因此，通過分析掘進機回轉臺作業原理，結合疲勞分析理論和可靠性理論，運用ANSYS系統對回轉臺振動疲勞進行仿真分析，從而對回轉臺的使用壽命進行合理化預估，以期進一步提升掘進作業安全性。同時，也為回轉臺及相關結構的優化改進提供了新的技術支持。
1 回轉臺作業原理與疲勞分析方法
礦用掘進機是當前煤礦機械化智能掘進的關鍵裝備，主要由截割部、行走機構、回轉臺以及冷卻機構等部分所構成，能夠滿足井下復雜環境的煤礦開采要求。通過各油缸的伸縮驅使回轉臺動作，進而帶動截割臂旋轉和抬高，使截割頭針對工作面不同方位進行截割。回轉臺是驅使截割臂動作的基礎裝置，對作業回轉角以及采掘面積的影響較大。掘進機回轉臺動作示意圖如圖1所示。
展開 利用ANSYS隨機振動分析功能實現隨機疲勞分析
利用ANSYS隨機振動分析功能實現隨機疲勞分析
[日期： 2005-5-19 13:05:51]
來源： 作者：
[字體：大 中 小]
ANSYS隨機振動分析功能可以獲得結構隨機振動響應過程的各種統計參數（如：均值、均方根和平均頻率等），根據各種隨機疲勞壽命預測理論就可以成功地預測結構的隨機疲勞壽命。本文介紹了ANSYS隨機振動分析功能，以及利用該功能，按照Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計損傷定律的三區間法進行ANSYS隨機疲勞計算的具體過程。
１．隨機疲勞現象普遍存在
在工程應用中，汽車、飛行器、船舶以及其它各種機械或零部件，大多是在隨機載荷作用下工作，當它們承受的應力水平較高，工作達到一定時間后，經常會突然發生隨機疲勞破壞，往往造成災難性的后果。因此，預測結構或零部件的隨機疲勞壽命是非常有必要的。
2．ANSYS隨機振動分析功能介紹
ANSYS隨機振動分析功能十分強大，主要表現在以下方面：
1. 具有位移、速度、加速度、力和壓力等PSD類型；
2. 能夠考慮a阻尼、b阻尼、恒定阻尼比和頻率相關阻尼比；
3. 能夠定義基礎和節點PSD激勵；
4. 能夠考慮多個PSD激勵之間的相關程度：共譜值、二次譜值、空間關系和波傳播關系等；
5.
展開 
免費線上研討會 | Ansys Mechanical & nCode 車燈振動疲勞分析
研討會簡介：
車燈在路面顛簸、發動機激勵下易出現支架斷裂、焊點疲勞等問題，是汽車可靠性開發的重點。本次 ANSYS 車燈振動疲勞分析研討會，圍繞輸入數據規范、核心分析方法、仿真結果解讀及工程優化建議四大模塊展開教學，幫助工程師快速掌握從數據準備到方案迭代的全流程仿真技能，高效解決車燈振動疲勞失效難題。
適合人群:
汽車車燈、電子電器行業的結構仿真工程師、可靠性工程師
從事汽車零部件振動疲勞、耐久性能開發的技術人員
希望系統掌握 ANSYS & nCode 疲勞仿真流程、提升工程問題解決能力的研發人員
負責車燈結構設計、優化，需要通過仿真提前規避疲勞失效的產品工程師
研討會大綱:
輸入數據
分析方法
分析結果
結論與建議
研討會亮點:
直擊車燈工程痛點：聚焦路面顛簸、發動機激勵下的支架斷裂、焊點疲勞等高頻失效問題，針對性解決車燈可靠性開發難題。
全流程仿真教學：覆蓋從輸入數據規范、核心分析方法，到結果解讀與工程優化的完整流程，掌握 ANSYS Mechanical & nCode 的振動疲勞分析閉環技能。
理論與工程結合：不空談理論，以車燈實際工況為案例，講解可直接落地的分析思路與優化建議，助力快速解決項目中的疲勞失效問題。
研討會安排：
主辦單位：湖南精循科技有限責任公司
舉辦時間：5月20日15:00-15:45（周三）
舉辦形式：免費線上會議
報名方式：歡迎留言或聯系我們
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展開 05.24-柳州-振動噪聲及疲勞試驗與仿真技術交流會
5月24日，柳州
振動噪聲及疲勞試驗與仿真技術交流會
Simcenter系列解決方案獨特地將試驗系統(LMS試驗解決方案)、三維功能仿真(原LMS Virtual.Lab、Samcef、NX CAE)、一維機電液系統仿真(LMS Imagine.Lab)、工程咨詢服務有機地結合在一起，豐富并完善了閉環系統工程產品流程開發(SDPD)的技術和理念，向廣大用戶展現了Siemens PLM Software測試與仿真解決方案作為產品生命周期管理核心創新驅動力的獨特與精湛，為企業價值創造了新的視點，并持續引領全球CAT、CAE技術的發展。
Simcenter系列解決方案致力于制造業產品關鍵屬性的開發，涵蓋系統動力學、結構完整性、聲音品質、疲勞耐久性、安全性及能源消耗等，我們的技術在重工、機械、汽車、家電、軍工等高端制造領域有廣泛的應用。為了加強與客戶的互動交流，分享全球最新技術和前沿應用，我們將于5月24日在柳州舉辦專題技術交流會，并誠邀您參加。
展開 仿真工程師在隨機振動環境中如何計算疲勞？——第2部分
斯坦伯格的方法對于說明隨機過程疲勞分析的基本概念很有用，但它有幾個缺點，影響了其準確性。一個是應力水平被歸為1、2、3倍標準差的三個類別，而實際上它們是在幅值上分布的。另一個是假設每個正零交叉意味著一個振動循環，這對于窄帶響應是可以的，但對于寬帶響應則過于保守。
還有許多其他頻域方法可用，它們與寬帶隨機響應的雨流計數結果有更好的相關性。其中一些包括Wirsching-Ligh方法、Gao-Moan 方法、Dirlik方法、Zhao-Baker方法等。從研究的參考文獻得出的結論是，Dirlik 方法、Tovo-Benasciutti方法和Zhao-Baker 方法應被視為頻域疲勞分析的首選方法。
目前關于Dirlik方法已經主流的疲勞計算軟件中嵌入并推選，比如nCode等。大家對頻域下的疲勞壽命計算問題和指導可以聯系。
展開 『分享』利用ANSYS隨機振動分析功能實現隨機疲勞分析
利用ANSYS隨機振動分析功能實現隨機疲勞分析
