結構疲勞分析的案例
疲勞分析基礎知識資料--結構疲勞壽命分析
分享一個疲勞分析理論方面的資料，《結構疲勞壽命分析》，是軟件疲勞分析的基礎知識，相信對疲勞分析的兄弟會有所幫助。
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展開 直播預告 | Digimat連續纖維增強復合材料與結構疲勞分析
精彩直播預告
連續纖維增強復合材料（CFRP）憑借高比強、高比模、良好的工藝性與耐久性，成為輕量化結構設計的核心材料體系，在航空航天、船舶、風機等領域得到廣泛應用。然而，受制于通用 CAE 軟件的能力局限，CFRP 結構至今缺乏成熟的疲勞分析方法，使得其疲勞耐久性評估過度依賴實驗驗證，難以實現高效仿真評估。雖然CFRP材料體系由于疲勞限較高，在部分場景下可通過 “靜強度覆蓋疲勞” 等工程經驗進行疲勞強度評估，但實際應用中的三向應力、應力比差異等復雜工況，使得這種傳統方法存在潛在風險。
在此背景下，Digimat 作為專業的復合材料多尺度分析平臺，通過整合多尺度材料 & 逆向建模、材料數據庫、工藝結果映射及結構多尺度耦合分析、A- &B - 許用值虛擬計算等功能，為復合材料結構的精確分析與優化提供了完善解決方案。針對 CFRP 結構的疲勞難題，Digimat 專門開發了多尺度疲勞模型，該模型可與通用 CAE 軟件深度結合，構建起 CFRP 結構疲勞分析的完整流程。
本期海克斯康直播講堂請到了復合材料仿真專家龔老師，在直播間中龔老師將圍繞著CFRP材料體系的疲勞問題，著重介紹基于Digimat的CFRP結構疲勞分析解決方案。敬請關注！
4月17日 14:00
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直播內容聚焦
? Digimat全新分析框架&UI
? Digimat多尺度耦合分析的整體框架&流程
? Digimat CFRP結構疲勞分析方案介紹
龔慧靈
海克斯康復合材料仿真專家
畢業于西北工業大學復合材料專業。負責Digimat大中華區的技術支持，在航空復合材料結構、汽車輕量化結構分析領域工程經驗豐富。
展開 《結構疲勞壽命分析》——姚衛星著
上傳一本書吧，《結構疲勞壽命分析》——姚衛星著，很不錯的一本書。
結構的疲勞破壞是其主要失效形式，因此結構的疲勞強度和疲勞壽命是其強度和可靠性研究的主要內容之一。本書系統地闡述了結構疲勞壽命分析的基本原理、方法和過程。內容包括影響結構疲勞壽命的主要因素、結構材料的疲勞行為及其描述、疲勞累積損傷理論、估算結構疲勞壽命的名義應力法、局部應力應變法和應力場強法，以及結構疲勞可靠性分析。本書的特點是圍繞結構疲勞壽命估算，系統地介紹了所需的材料性能、估算原理、估算方法和估算步驟，并給出了一些算例和實例。 本書可供從事結構設計和結構強度研究的人員參考，也可作為碩士研究生教材。
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展開 焊接結構疲勞分析案例解析
本文原創首發于訂閱號：上海安世亞太
關于ANSYS 2022 版本的學習資料
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1 焊接疲勞背景
焊接連接是工業領域上非常常見的結構連接形式，在結構設計中具有十分重要的地位。焊接接頭通常幾何特征非常復雜、含缺陷（如夾雜）、存在殘余應力、存在熱影響區等，這使得焊接接頭處存在高度應力集中，應力在尖銳缺口處奇異，因此傳統的應力疲勞分析無法應用于焊縫疲勞分析。
常用的焊縫疲勞分析主要有如下四類方法：1）名義應力法，2）熱點應力法，3）峰值應力法，4）結構應力法。其中結構應力法關于有限元網格的不敏感性，在工程應用上具有獨特的優勢。該方法的核心是將節點力及力矩轉換成沿著焊趾的線力及線力矩，繼而分解出焊趾位置表面膜應力和彎曲應力，基于彎曲應力比插值焊縫S-N曲線，獲得相應的疲勞結果。
2 焊接疲勞分析案例
通常焊接結構疲勞分析有兩種有限元建模方式：殼建模和實體建模。其中殼建模網格數量少，計算規模小，在工程上得到了大量應用。
接下來，我們通過一個案例具體了解焊縫疲勞的仿真過程。案例采用殼單元對某箱梁圓管焊接組合件進行建模，結合Ansys Mechanical及Ansys nCode DesignLife軟件，采用殼單元結構應力法，對焊縫進行疲勞評估。并且利用Ansys nCode DesignLife高級功能，同時評估母材的應力疲勞。
2.1 靜力學分析
某箱梁圓管焊接組合件見圖1，箱梁翼緣和腹板、箱梁和圓管焊縫連接處均采用外側單邊角焊縫。焊縫高度均為5mm。
展開 
斯姆勒 4月16-19日 重慶 | 工程結構疲勞壽命數值仿真分析高級技術培訓
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課程亮點和創新點分析
(一) 在授課專家選擇上，授課專家為從事多年CAE工程經驗的博士學位專家授課，能夠從仿真理論、項目工程經驗等多維度進行詳細和深度講解；
(二) 在內容設計上，該課程基本涵蓋了工程結構疲勞分析的應用各個方面，包括結疲勞分析基本原理、疲勞分析計算流程、SN曲線估計、疲勞分析技巧和評價標準，也涵蓋了結構焊縫的計算、蠕變疲勞、流固熱多物理場作用下的疲勞分析及疲勞裂紋計算方法等熱點難點工程問題解決方案的高級應用；
(三) 在授課方式上，課程培訓采用理論和軟件案例操作相結合的方法，全面細致地講解工程結構疲勞分析等應用問題，讓培訓學員既掌握學科理論，又具備工程問題的解決能力，幫助科研院所、企業在工程結構應用上解決“魚”和“漁”問題。
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培訓大綱
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培訓安排
1、培訓時間
2021年4月16日-2021年4月19日
（第一天報道，上課三天）
2、培訓地點
重慶（住宿可統一安排，費用自理）
3、培訓費用
（1）3980元/人,住宿可統一安排，費用自理。
（2）持本人學生證或教師證享有9折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
展開 常用結構疲勞分析軟件的比較
結構的疲勞破壞是其主要的失效形式，結構的疲勞強度和疲勞壽命是進行結構抗疲勞設計、強度校核的重要內容。隨著計算機技術和有限元技術的發展，結構疲勞分析方法在各個行業得到了廣泛的應用，出現了多種疲勞分析軟件。
常見的有：FE-Fatigue、Nsoft 、MSC-Fatigue、FE-safe和WinLIFE軟件。這些軟件分別由不同的公司推出，
其中FE-Fatigue和Nsoft軟件是由英國的Ncode公司推出的；
MSC-Fatigue軟件是由Ncode和MSC公司合作開發的疲勞分析軟件；
FE-safe軟件是由英國的Safe Technology公司開發的；
WinLIFE軟件是由德國的Steinbeis TZ交通中心開發的。
從以上可以看出，可以認為目前疲勞分析軟件主要提供商是Ncode公司、Safe Technology公司和Steinbeis TZ交通中心這三家公司。
所以，我們把對比的對象選擇為這三家單位的最新推出的疲勞軟件，分別為：Ncode ICE filow系列的glyphwork、FE-safe 5.2版和WinLIFE 3.2版。
疲勞分析軟件之間的差異主要表現在五個方面：操作、接口、可視化、功能和價錢。
疲勞分析軟件一般作為有限元軟件的后處理來進行結構的疲勞分析，需要把有限元的結果文件導入進行分析，和目前廣泛使用的用限元軟件的良好匹配是很重要的；疲勞分析軟件是否能為工程師提供滿意的解決實際問題的工具是一個十分關心的問題。所以在這里主要對比的內容是：接口和功能部分。操作和可視化也有所提及。至于價錢不在分析的范圍之內。
本部分是關于上述軟件與其它有限元軟件接口的比較。
展開 3月23-26日 | 結構振動沖擊、疲勞分析工程應用專題
一、專題目標：
通過本課程學習，學員可掌握如下內容：
結構Mechanical分析前處理技巧與基本分析流程；材料參數設置以及常用非線性材料模型；隱式動力學分析基本方法及其典型工程應用；結構高低周疲勞分析以及隨機振動疲勞分析等內容。本課程從理論出發，學員可掌握各操作設置的物理意義，從而對計算結果的適用性做出評估，通過案例詳解，掌握仿真關鍵與技巧。
基于FE-SAFE的等效結構應力法分析焊縫疲勞
一般在焊接結構疲勞分析中存在兩個關鍵問題：一是焊接接頭的分類如何把握；二是焊接部位往往是應力比較集中的區域，很難準確計算出應力的分布。等效結構應力法是由美國新奧爾良大學焊接實驗室的Pingsha Dong博士等人基于斷裂力學及大量焊接試驗數據，研究出來的一種相對能準確預測焊縫疲勞壽命的方法。該方法采用網格不敏感結構應力計算方法及一條主S-N曲線預測焊接結構疲勞壽命，可以很好地解決結構應力對有限元網格大小的敏感性及焊接接頭S-N曲線選擇困難的兩個難題，從而減小了分析誤差，提高了預測精度。
在FE-SAFE軟件中，Verity模塊為一個焊縫疲勞分析專用模塊，其采用的即是等效結構應力方法。等效結構應力不僅考慮了焊趾缺口、焊接接頭板的厚度的影響、載荷模式的影響，還考慮了應力集中的影響。等效結構應力是基于結構應力計算得到的，結構應力由膜應力與彎曲應力組成，Verity模塊可以通過定義一些焊縫的信息參數及導入的通用有限元軟件（如ABAQUS軟件）節點力輸出結果來計算求得結構應力。
因此，在使用通用有限元軟件計算求解計算焊縫節點力時，需要對焊縫進行建模，如下圖所示：
將通用有限元軟件的分析結果導入FE-SAFE中之后，在Verity模塊中定義焊縫信息，如下圖所示：
定義完成需要計算壽命的所有焊縫信息后，點擊Analyse，即可求解得到結構應力，再定義載荷曲線、材料參數、選擇主S-N曲線標準差等完成焊縫疲勞分析。
基于FE-SAFE的等效結構應力法分析焊縫疲勞.pdf
展開 線下/同步線上直播-結構振動沖擊、疲勞分析工程應用專題
諧響應及瞬態分析
2.1諧響應分析基礎理論與仿真方法
2.2瞬態分析基礎理論及仿真方法
案例5-考慮電磁偏心力轉子系統諧響應分析
案例6-PCB產品跌落過程動力學分析
3. 譜分析及隨機振動分析
3.1載荷信號數據處理(FFT+PSD)
3.2譜分析基礎理論與典型工程應用
3.3隨機分析基礎理論與典型工程應用
案例7-車載儲油罐路面隨機載荷作用下關鍵部件譜分析強度校核
案例8-PCB產品典型PSD譜作用下的隨機分析
4. 機構動力學分析
4.1多剛體動力學分析
4.2剛柔耦合動力學分析
案例9-擺錘下落過程系統多剛體動力學運動軌跡分析
案例10-多連桿活塞關鍵部件剛柔耦合應力評估
疲勞分析與壽命預測
1. 掌握疲勞分析基本理論與分析流程；
2. 掌握SN高周疲勞分析關鍵參數設置原理與仿真方法；
3. 掌握EN彈塑性低周疲勞分析關鍵參數設置原理與仿真方法；
4. 掌握隨機振動疲勞分析關鍵參數設置原理與仿真方法；
1. 疲勞分析基本理論
1.1材料疲勞參數實驗方法簡介
1.2疲勞算法基本模型簡介
1.3雨流計數原理
1.4 Miner線性統計方法
1.5其它疲勞統計方法簡介
1.6疲勞分析基本流程
案例11-結構疲勞分析流程演示
2. nCode疲勞分析模塊概述
2.1疲勞分析5要素
2.2疲勞分析載荷映射
2.3疲勞分析材料映射
2.4常用疲勞分析模塊概述
2.5 nCode疲勞分析流程
3.
展開 《ANSYS8.0結構分析及實例解析(附光盤)》
1——復合材料梁彎曲分析
6.3復合材料結構分析實例詳解2——層合板受壓分析
第7章結構疲勞分析過程及實例詳解
7.1結構疲勞分析基本過程
7.2結構疲勞分析實例詳解——帶孔板狀構件疲勞分析
第8章結構斷裂分析過程及實例詳解
8.1結構斷裂分析基本過程
8.2結構斷裂分析實例詳解——二維斷裂問題
機械結構疲勞分析方法及應用
在某點或某些點承受擾動應力，并且在足夠多的循環擾動作用之后形成裂紋或完全斷裂的材料中發生的局部的、永久結構變化的發展過程，稱為疲勞。所以，可以確定對結構進行疲勞設計的兩個必要條件：擾動應力、足夠多的循環。如果，不具備這兩個條件，設計過程中就沒有必要考慮結構的疲勞問題。
目前，對結構進行疲勞分析主要有兩種途徑：
利用有限元分析軟件直接對結構進行疲勞分析，最終求得結構的疲勞壽命；
根據不同的疲勞工況，利用有限元軟件分析計算出結構應力的變化，然后將其與利用規范計算出的許用疲勞應力相比較，看是否滿足要求。
對于前者，最為關鍵的是定義輸入載荷譜或應力譜，而當結構的工況相對較為復雜時，載荷譜或應力譜的定義過程就相當于后者的前期處理過程；同時，客戶一般會在協議中指定結構設計計算時必須參考的標準規范，所以為了更好地滿足客戶的需求，建議結構疲勞計算時采用后者的方法。
根據標準規范對結構進行疲勞分析時，一般包括以下五個方面：
1
疲勞載荷的確定
結構所承受的載荷可以分為三種：
基本載荷，主要指設備在正常工作情況下通常出現的載荷（如結構自重、物料載荷、永久性動載等）；
附加載荷，主要指設備運行或停止時可能斷續出現的載荷（如設備工作風載、摩擦阻力、運行阻力、非永久性動載等）；
特殊載荷，是指在設備工作和非工作狀態時不應產生，但又無法避免的載荷（如非工作風載、結構碰撞、地震載荷等）。
疲勞計算時只需考慮基本載荷，而且對于物料載荷或其它的基本載荷，有的標準規范中還規定了疲勞計算時載荷的縮小系數。
展開 
2006年會msc.fatigue論文--某型跨騎摩托車結構的疲勞壽命分析
某型跨騎摩托車結構的疲勞壽命分析
1.JPG
某型跨騎摩托車結構的疲勞壽命分析.pdf
飛機結構振動疲勞問題 附結構疲勞壽命分析姚衛星下載
為結構改進設計、規范操作及限定結構使用環境提供參考依據。
下載地址：結構疲勞壽命分析姚衛星
焊接結構疲勞分析案例解析
焊接連接是工業領域上非常常見的結構連接形式，在結構設計中具有十分重要的地位。焊接接頭通常幾何特征非常復雜、含缺陷（如夾雜）、存在殘余應力、存在熱影響區等，這使得焊接接頭處存在高度應力集中，應力在尖銳缺口處奇異，因此傳統的應力疲勞分析無法應用于焊縫疲勞分析。
常用的焊縫疲勞分析主要有如下四類方法：1）名義應力法，2）熱點應力法，3）峰值應力法，4）結構應力法。其中結構應力法關于有限元網格的不敏感性，在工程應用上具有獨特的優勢。該方法的核心是將節點力及力矩轉換成沿著焊趾的線力及線力矩，繼而分解出焊趾位置表面膜應力和彎曲應力，基于彎曲應力比插值焊縫S-N曲線，獲得相應的疲勞結果。
焊接疲勞分析案例
通常焊接結構疲勞分析有兩種有限元建模方式：殼建模和實體建模。其中殼建模網格數量少，計算規模小，在工程上得到了大量應用。
接下來，我們通過一個案例具體了解焊縫疲勞的仿真過程。案例采用殼單元對某箱梁圓管焊接組合件進行建模，結合Ansys Mechanical及Ansys nCode DesignLife軟件，采用殼單元結構應力法，對焊縫進行疲勞評估。并且利用Ansys nCode DesignLife高級功能，同時評估母材的應力疲勞。
1、靜力學分析
某箱梁圓管焊接組合件見圖1，箱梁翼緣和腹板、箱梁和圓管焊縫連接處均采用外側單邊角焊縫。焊縫高度均為5mm。
展開 海浪對海洋結構的疲勞分析
海浪對海洋結構的疲勞分析
海浪引發的海洋結構疲勞問題是海洋工程必須考慮的問題。尤其是海洋石油鉆井平臺，其長期遭受海浪的周期性循環載荷，最終導致疲勞裂紋的形成，生長并最終破壞。其主要思路和其他高周疲勞計算相似，結合S-N曲線并利用miner線性損壞疊加的思路，獲得疲勞壽命。如下：
對于頻率域的疲勞計算，其思路也基本類似，利用其模態分析和諧響應分析獲得其熱點處的應力變化幅值，從而結合實際海浪和材料S-N曲線，計算其疲勞壽命。
對于海浪的處理是一大關鍵，如何有效的獲得該海域的風浪載荷，考驗著疲勞分析工程師。現在較普遍的做法是，利用統計的方法，把復雜的海浪離散成不同頻率和浪高的事件。
當前海洋結構疲勞設計主要的難點有以下幾點：
1，目前的數據是由較小尺寸焊接獲得的，而海洋工程是大尺寸焊接接頭；
2，海洋工程是大尺寸焊接頭復雜且高強度鋼的應用，疲勞改善更需要實驗數據支持；
3，設計規范允許適當的焊接欠缺，其疲勞改善的效果缺乏計算和實驗數據支持；
4，卻反疲勞改善工藝的質量控制標準和規范；
5，設計和制造過程中，需要考慮疲勞載荷增加的儲備問題是建立在經驗基礎上的，缺乏有力的理論和數據基礎；
文章來源微信公眾號：FESIM有限元分析
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