ansys疲勞載荷的案例
基于hyperworks/ncode支架正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷E-N疲勞壽命分析 ￥15
Vonmises應(yīng)力云圖
應(yīng)變云圖
E-N疲勞壽命分析：基于應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞分析的損傷和壽命可以用來作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在疲勞壽命分析部分，主要是結(jié)合前面在hyperworks中靜態(tài)強度CAE分析下的相應(yīng)結(jié)果文件，導(dǎo)入到Ncode軟件中進(jìn)行相關(guān)疲勞分析，進(jìn)而得到支架在循環(huán)載荷（正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷)下的疲勞壽命，從而作為工程結(jié)構(gòu)改進(jìn)的理論依據(jù)。
正弦波循環(huán)載荷下疲勞壽命分析：
損傷云圖
壽命云圖
白噪聲載荷下疲勞壽命分析：
損傷云圖
壽命云圖
具體模型及相關(guān)說明文件見附件。
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位移云圖
S-N疲勞壽命分析：基于應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞分析的損傷和壽命可以用來作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在疲勞壽命分析部分，主要是結(jié)合前面在hyperworks中靜態(tài)強度CAE分析下的相應(yīng)結(jié)果文件，導(dǎo)入到Ncode軟件中進(jìn)行相關(guān)疲勞分析，進(jìn)而得到支架在循環(huán)載荷（正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷)下的疲勞壽命，從而作為工程結(jié)構(gòu)改進(jìn)的理論依據(jù)。
正弦波循環(huán)載荷下疲勞壽命分析：
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E-N疲勞壽命分析：基于應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞分析的損傷和壽命可以用來作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在疲勞壽命分析部分，主要是結(jié)合前面在hyperworks中靜態(tài)強度CAE分析下的相應(yīng)結(jié)果文件，導(dǎo)入到Ncode軟件中進(jìn)行相關(guān)疲勞分析，進(jìn)而得到支架在循環(huán)載荷（正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷)下的疲勞壽命，從而作為工程結(jié)構(gòu)改進(jìn)的理論依據(jù)。
正弦波循環(huán)載荷下疲勞壽命分析：
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展開 Cohesive單元的疲勞載荷子程序
有Cohesive單元的疲勞子程序應(yīng)該怎么根據(jù)自己的模型修改子程序
載荷譜塊的創(chuàng)建與疲勞壽命計算
載荷譜塊的創(chuàng)建與疲勞壽命計算.part2.rar
載荷譜塊的創(chuàng)建與疲勞壽命計算.part1.rar
疲勞載荷譜簡述（1）
疲勞載荷譜(fatigue load spectrum)是建立疲勞設(shè)計方法的基礎(chǔ)。根據(jù)研究對象的不同，施加在對象上的疲勞載荷也是不同的，所以在應(yīng)用時要依據(jù)某種統(tǒng)計分析方法和理論進(jìn)行分析。
◆疲勞載荷譜
◆疲勞載荷譜及其編譜
載荷分為靜載荷和動載荷兩大類。動載荷又分為周期載荷、非周期載荷和沖擊載荷。周期載荷和非周期載荷可統(tǒng)稱為疲勞載荷。在很多情況下，作用在結(jié)構(gòu)或機械上的載荷是隨時間變化的，這種加載過程稱為載荷—時間歷程。由于隨機載荷的不確定性，這種譜無法直接使用，必須對其進(jìn)行統(tǒng)計處理。處理后的載荷—時間—歷程稱為載荷譜。載荷譜是具有統(tǒng)計特性的圖形，它能本質(zhì)地反映零件的載荷變化情況。為了估算結(jié)構(gòu)的使用壽命和進(jìn)行疲勞可靠性分析，以及為最后設(shè)計階段所必需的全尺寸結(jié)構(gòu)和零部件疲勞試驗，都必須有反映真實工作狀態(tài)的疲勞載荷譜。
實測的應(yīng)力—時間歷程包含了外加載荷和結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)的影響，它不僅受結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的影響，而且也受應(yīng)力—時間歷程的觀測部位的影響。將實測的載荷—時間歷程處理成具有代表性的典型載荷譜的過程稱為編譜。編譜的重要一環(huán)，是用統(tǒng)計理論來處理所獲得的實測子樣。
◆統(tǒng)計分析方法
對于隨機載荷，統(tǒng)計分析方法主要有兩類：計數(shù)法和功率譜法。由于產(chǎn)生疲勞損傷的主要原因是循環(huán)次數(shù)和應(yīng)力幅值，因此在編譜時首先必須遵循某一等效損傷原則，將隨機的應(yīng)力—時間歷程簡化為一系列不同幅值的全循環(huán)和半循環(huán)，這一簡化的過程叫作計數(shù)法。功率譜法是借助傅氏變換，將連續(xù)變化的隨機載荷分解為無限多個具有各種頻率的簡單變化，得出功率譜密度函數(shù)。在抗疲勞設(shè)計中廣泛使用計數(shù)法。
目前，已有的計算法有十余種之多，同一應(yīng)力—時間歷程用不同計數(shù)法編制出的載荷譜有時會差別很大。當(dāng)然，按照這些載荷譜來進(jìn)行壽命估算或試驗，也會給出不同的結(jié)果。
展開 關(guān)于fe-safe疲勞載荷設(shè)置
請教大家一個問題，雨流矩陣參數(shù)已知的前提下，如何在fe-safe中設(shè)置雨流矩陣
隨機振動疲勞分析——載荷特征
一、前言
疲勞分析通常是在時域進(jìn)行，所有的輸入載荷和輸出應(yīng)力都是基于時間的信號。時域疲勞可以通過靜應(yīng)力分析或者模態(tài)瞬態(tài)法進(jìn)行分析，其中模態(tài)瞬態(tài)法一般用于需要考慮共振對疲勞的影響，載荷的加載頻率接近系統(tǒng)的共振頻率。在一些情況下，共振應(yīng)力和輸入載荷卻通過頻域信號來分析，通常用PSD功率譜密度來表達(dá)，基于的PSD頻域疲勞預(yù)測方法比時域疲勞預(yù)測方法有以下優(yōu)勢：
時域所得損傷是取自對一段隨機變化信號的計數(shù)，因此通過時域方法獲得的損傷本身就是一個隨機變量，無法避免對所得的損傷結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計推斷。通常，用雨流計數(shù)法得到的零部件應(yīng)力幅值服從威布爾分布，均值服從正態(tài)分布。這些需要進(jìn)行循環(huán)計數(shù)，數(shù)據(jù)處理量非常大。而基于PSD的頻域分析方法計算簡單，不需要循環(huán)計數(shù)。
隨機動態(tài)應(yīng)力，在時域內(nèi)需要很長的信號記錄才能準(zhǔn)確地描述隨機響應(yīng)，同時處理長的時域信號非常困難，而得到頻域功率譜應(yīng)力信號則較為方便。
用來進(jìn)行疲勞分析的頻域信號采樣率，只要達(dá)到時域信號采樣率的1/10就可以得到與用時域信號預(yù)測同樣精度的結(jié)果，頻域信號的讀取、儲存都比時域信號方便。
二、隨機振動信號的特征
當(dāng)系統(tǒng)所受到的載荷信號是隨機不確定的時候，我們通常采用隨機振動分析的進(jìn)行疲勞分析。假設(shè)所受載荷X(t)在x 和x+dx 范圍內(nèi)，在一個總時長T 的時間段內(nèi)，載荷出現(xiàn)的概率為fx(x)。
展開 設(shè)計仿真 | CAEfatigue中多通道振動疲勞分析復(fù)雜載荷的處理
背景
與傳統(tǒng)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(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而在振動疲勞分析中，環(huán)境時域載荷激勵往往是非常復(fù)雜的，為了提升計算速度，一般先將基于時間的載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻域PSD譜。比如，車輛在進(jìn)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(xué)軟件ADAMS構(gòu)建整個車身模型獲取車身關(guān)鍵點的載荷，或者更復(fù)雜一點通過ADAMS軟件搭建測試路面、整車模型提取目標(biāo)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(lián)負(fù)載都是在時域內(nèi)的，通常以多通道時間信號的形式出現(xiàn)，而多通道信號之間的相關(guān)性對后續(xù)隨機響應(yīng)和振動疲勞結(jié)果起著至關(guān)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻域PSD這個過程中，一般采用傅立葉級數(shù)變換。然而，在執(zhí)行此轉(zhuǎn)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(shè)，被處理的數(shù)據(jù)必須是穩(wěn)態(tài)的、滿足高斯分布、隨機的，用戶很難量化這些假設(shè)。
b)其次，傅立葉變換必須設(shè)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(shè)置這些變量需要一些先前的經(jīng)驗，此外通常還需要為每個事件逐個設(shè)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(guān)性以及通道信號到模型的映射，這代表了一個重要的數(shù)據(jù)管理和重復(fù)使用性問題。
最近的技術(shù)突破已經(jīng)解決了大部分問題，使得時域載荷的轉(zhuǎn)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(fù)載調(diào)節(jié)”的復(fù)雜過程。第二部分涉及到FFT窗口長度的自動選擇。
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背景
與傳統(tǒng)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(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而在振動疲勞分析中，環(huán)境時域載荷激勵往往是非常復(fù)雜的，為了提升計算速度，一般先將基于時間的載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻域PSD譜。比如，車輛在進(jìn)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(xué)軟件ADAMS構(gòu)建整個車身模型獲取車身關(guān)鍵點的載荷，或者更復(fù)雜一點通過ADAMS軟件搭建測試路面、整車模型提取目標(biāo)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(lián)負(fù)載都是在時域內(nèi)的，通常以多通道時間信號的形式出現(xiàn)，而多通道信號之間的相關(guān)性對后續(xù)隨機響應(yīng)和振動疲勞結(jié)果起著至關(guān)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻域PSD這個過程中，一般采用傅立葉級數(shù)變換。然而，在執(zhí)行此轉(zhuǎn)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(shè)，被處理的數(shù)據(jù)必須是穩(wěn)態(tài)的、滿足高斯分布、隨機的，用戶很難量化這些假設(shè)。
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背景
與傳統(tǒng)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(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而在振動疲勞分析中，環(huán)境時域載荷激勵往往是非常復(fù)雜的，為了提升計算速度，一般先將基于時間的載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頻域PSD譜。比如，車輛在進(jìn)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(xué)軟件ADAMS構(gòu)建整個車身模型獲取車身關(guān)鍵點的載荷，或者更復(fù)雜一點通過ADAMS軟件搭建測試路面、整車模型提取目標(biāo)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(lián)負(fù)載都是在時域內(nèi)的，通常以多通道時間信號的形式出現(xiàn)，而多通道信號之間的相關(guān)性對后續(xù)隨機響應(yīng)和振動疲勞結(jié)果起著至關(guān)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻域PSD這個過程中，一般采用傅立葉級數(shù)變換。然而，在執(zhí)行此轉(zhuǎn)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(shè)，被處理的數(shù)據(jù)必須是穩(wěn)態(tài)的、滿足高斯分布、隨機的，用戶很難量化這些假設(shè)。
b)其次，傅立葉變換必須設(shè)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(shè)置這些變量需要一些先前的經(jīng)驗，此外通常還需要為每個事件逐個設(shè)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(guān)性以及通道信號到模型的映射，這代表了一個重要的數(shù)據(jù)管理和重復(fù)使用性問題。
最近的技術(shù)突破已經(jīng)解決了大部分問題，使得時域載荷的轉(zhuǎn)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(fù)載調(diào)節(jié)”的復(fù)雜過程。第二部分涉及到FFT窗口長度的自動選擇。
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隨機載荷作用下平臺結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測
研究裂紋在譜載荷作用下的擴展規(guī)
律對可靠預(yù)報平臺等結(jié)構(gòu)物的疲勞壽命具有十分重要的意義。提出了一個由應(yīng)力比和裂紋尖端約束及塑性
區(qū)尺寸為主要參數(shù)計算裂紋張開比，來考查載荷相互作用下疲勞裂紋擴展壽命的計算模型。用該模型對幾
種譜載荷作用下疲勞實驗結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測，將預(yù)測結(jié)果與不考慮裂紋閉合的線性損傷模型及疲勞計算程序
FASTRAN 的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行了比較，表明本模型能較好地預(yù)測譜載荷作用下的疲勞裂紋擴展。
隨機載荷作用下平臺結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測.pdf
展開 設(shè)計仿真 | 采用CAEfatigue進(jìn)行疲勞測試的載荷等效技術(shù)及案例
[圖片]
多軸隨機載荷下支撐構(gòu)件疲勞壽命評估
隨著國際標(biāo)準(zhǔn)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(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計階段就可預(yù)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(shè)計方案的優(yōu)劣，避免反復(fù)多次的試驗，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。本文將以某支撐構(gòu)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(xùn)，專題講座包含：隨機振動載荷下支撐構(gòu)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(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(jìn)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(jìn)行多方向的頻響分析，得到模型各方向的傳遞函數(shù)。
展開 ansys Workbench螺栓載荷提取時，如何計算載荷偏心距離（VDI2230） ￥10
問題：
VDI2230關(guān)于螺栓的計算中對于螺栓載荷的提取沒有過多的涉及，本文針對偏心載荷的提取問題進(jìn)行簡單說明。
VDI2230中，對于載荷偏心距a的定義如下，虛擬軸線到截面彎矩為0的點之間的距離。
對于實際螺栓連接問題，幾何結(jié)構(gòu)和載荷狀態(tài)復(fù)雜多變，使用經(jīng)驗公式估計并不理想。本文介紹使用有限元仿真的方法確定載荷偏心距離。
示例：
以VDI2230中的案例5為例進(jìn)行對比計算，依據(jù)案例5的幾何信息創(chuàng)建仿真模型。
約束筒體底面，在內(nèi)表面施加20Mpa壓力載荷，同時給螺栓施加約150KN的預(yù)緊力（加不加結(jié)果變化不大），連接面設(shè)定為摩擦面。
將兩個側(cè)面設(shè)定為，frictionless Support，等效對稱邊界。（這里沒有使用圓周循環(huán)對稱邊界，是因為圓周對稱邊界不能支持截面彎矩提?。? 注意，在輸出控制中 打開“Nodal Forces”，用于端蓋截面的彎矩提取。
計算完成后，在結(jié)果提取中，插入Probe——Moment Reaction——使用surface類型進(jìn)行端蓋截面彎矩載荷的提取，這里只需要關(guān)注X軸彎矩。
依次變更截面位置，就可以獲得一條彎矩隨位置變化的曲線，讀取彎矩為0位置的距離值，再進(jìn)一步處理加上螺栓偏心距Ssym，就可以換算到載荷偏心距a。
個人認(rèn)為仿真結(jié)果17.535，除了在循環(huán)對稱設(shè)置上與案例給出條件不同外，其余均能反應(yīng)案例邊界。
補充案例：
以機械設(shè)計手冊兩端固支梁，在均布載荷下的反彎點計算模型為例進(jìn)行驗證。
仿真結(jié)果
公式計算值42.2mm，仿真結(jié)果42.23mm。
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