水化開裂分析的案例
混凝土水化熱分析
①澆筑混凝土?xí)r，水泥在水化過程中產(chǎn)生大量熱量會(huì)使混凝土的溫度升高。雖然隨時(shí)間的推移混凝土的溫度會(huì)慢慢冷卻，但結(jié)構(gòu)各個(gè)位置的溫度下降速度不均勻，結(jié)構(gòu)不同位置將發(fā)生相對(duì)溫差，此溫差會(huì)使混凝土發(fā)生溫度應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫。
②混凝土水化熱引起的應(yīng)力可以分為內(nèi)部約束應(yīng)力和外部約束應(yīng)力兩大類。
混凝土內(nèi)部不同溫度分布引起的不同體積變化而導(dǎo)致的應(yīng)力稱為內(nèi)部約束應(yīng)力，如混凝土澆筑初期因內(nèi)部溫度升高將發(fā)生膨脹，但混凝土表面的溫度下降較快，相對(duì)應(yīng)變較小，從而使混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力 ，此類拉應(yīng)力裂縫主要發(fā)生在尺寸較大的結(jié)構(gòu)。
混凝土在冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生收縮，但會(huì)受到與其接觸的原有的混凝土或地基的約束而產(chǎn)生拉力，這種受外部邊界約束而產(chǎn)生的應(yīng)力為外部約束應(yīng)力。
③水化熱分析主要分為熱傳導(dǎo)分析和熱應(yīng)力分析。.
熱傳導(dǎo)分析主要計(jì)算水泥的水化過程中發(fā)熱、傳導(dǎo)、對(duì)流等引起的隨時(shí)間變化的節(jié)點(diǎn)溫度。
將得到的節(jié)點(diǎn)溫度作為荷載加載后，計(jì)算隨時(shí)間變化的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力分析。
④大體積混凝土的溫度裂縫可以利用溫度裂縫指數(shù)(Crack Ratio, Icr) 來驗(yàn)算。溫度裂縫指數(shù)要滿足結(jié)構(gòu)的重要性、功能、環(huán)境條件等因素的要求。溫度裂縫指數(shù)受水泥的類型、澆筑溫度、養(yǎng)生方法等多因素的影響，所以需要對(duì)多種條件進(jìn)行反復(fù)分析以找出最佳的澆筑方法。
展開 水化熱分析。。。 。
①澆筑混凝土?xí)r，水泥在水化過程中產(chǎn)生大量熱量會(huì)使混凝土的溫度升高。雖然隨時(shí)間的推移混凝土的溫度會(huì)慢慢冷卻，但結(jié)構(gòu)各個(gè)位置的溫度下降速度不均勻，結(jié)構(gòu)不同位置將發(fā)生相對(duì)溫差，此溫差會(huì)使混凝土發(fā)生溫度應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫。
②混凝土水化熱引起的應(yīng)力可以分為內(nèi)部約束應(yīng)力和外部約束應(yīng)力兩大類。
混凝土內(nèi)部不同溫度分布引起的不同體積變化而導(dǎo)致的應(yīng)力稱為內(nèi)部約束應(yīng)力，如混凝土澆筑初期因內(nèi)部溫度升高將發(fā)生膨脹，但混凝土表面的溫度下降較快，相對(duì)應(yīng)變較小，從而使混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力 ，此類拉應(yīng)力裂縫主要發(fā)生在尺寸較大的結(jié)構(gòu)。
混凝土在冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生收縮，但會(huì)受到與其接觸的原有的混凝土或地基的約束而產(chǎn)生拉力，這種受外部邊界約束而產(chǎn)生的應(yīng)力為外部約束應(yīng)力。
③水化熱分析主要分為熱傳導(dǎo)分析和熱應(yīng)力分析。.
熱傳導(dǎo)分析主要計(jì)算水泥的水化過程中發(fā)熱、傳導(dǎo)、對(duì)流等引起的隨時(shí)間變化的節(jié)點(diǎn)溫度。
將得到的節(jié)點(diǎn)溫度作為荷載加載后，計(jì)算隨時(shí)間變化的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力分析。
④大體積混凝土的溫度裂縫可以利用溫度裂縫指數(shù)(Crack Ratio, Icr) 來驗(yàn)算。溫度裂縫指數(shù)要滿足結(jié)構(gòu)的重要性、功能、環(huán)境條件等因素的要求。溫度裂縫指數(shù)受水泥的類型、澆筑溫度、養(yǎng)生方法等多因素的影響，所以需要對(duì)多種條件進(jìn)行反復(fù)分析以找出最佳的澆筑方法。
展開 COMSOL混凝土細(xì)觀模型骨料、砂漿、ITZ水化熱溫度變化分析
建立砂漿、骨料、界面過渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細(xì)觀模型對(duì)于深入理解水化熱溫度變化對(duì)混凝土材料的影響及其溫度應(yīng)力導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力損傷至關(guān)重要。
本案例介紹在COMSOL內(nèi)通過球體粗骨料顆粒的堆積算法，建立包含骨料、ITZ、水泥砂漿在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀三維模型，并進(jìn)行混凝土內(nèi)水化熱溫度變化的分析。
圓柱容器內(nèi)的球體骨料堆積模型采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件建模生成，模型中的骨料通過球體重力堆積及二次振搗密實(shí)模擬，建立更加符合實(shí)際骨料分布狀態(tài)的混凝土細(xì)觀模型。
在AutoCAD內(nèi)將骨料、ITZ、砂漿三部分分別導(dǎo)出為iges格式文件后導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)形成裝配建立混凝土細(xì)觀模型。
添加固體傳熱物理場(chǎng)并對(duì)混凝土細(xì)觀中的三組分分別設(shè)置材料屬性，完成網(wǎng)格劃分。
根據(jù)實(shí)際工況設(shè)置合理的初始條件及邊界后，添加瞬態(tài)研究并完成混凝土細(xì)觀模型的水化熱溫度變化仿真分析。
展開 基于ANSYS的大體積混凝土水化熱分析
何謂大體積混凝土，英文是concrete in mass，我國《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》GB50496-2018里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。----引自百度百科。
通俗來說，對(duì)于澆筑尺寸邊長(zhǎng)大于1m的混凝土構(gòu)筑物，都可以當(dāng)做大體積混凝土。在實(shí)際工程中，大體積混凝土廣泛應(yīng)用于船塢、船閘、橋墩、閘底板、大壩等工程。如下述圖片所示
大型水利樞紐--圖片源于網(wǎng)絡(luò)。
橋墩--圖片源于網(wǎng)絡(luò)。
船閘模型示例--圖片源于網(wǎng)絡(luò)。
澆筑中的基礎(chǔ)--圖片源于網(wǎng)絡(luò)。
大體積混凝土由于體積厚大，導(dǎo)熱系數(shù)較低，容易生產(chǎn)溫度裂縫。但由于水泥水化過程中，系統(tǒng)的溫度、生熱率、熱流率、熱邊界條件等參數(shù)隨時(shí)間都有明顯變化。下面說下ANSYS中如何進(jìn)行水化熱分析。
利用ANSYS進(jìn)行水化熱分析時(shí)，一般分兩步走：第1步，采用溫度場(chǎng)單元進(jìn)行水化熱溫度場(chǎng)分析；第2步，將前面所得到的的溫度場(chǎng)分析結(jié)果轉(zhuǎn)為應(yīng)力場(chǎng)，施以相應(yīng)的邊界條件，然后進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)分析。
利用 ANSYS進(jìn)行溫度場(chǎng)分析時(shí)，對(duì)于三維實(shí)體單元，通常采用SOLID70 ，通過查看幫助文檔或者教程，可知該單元有8 個(gè)節(jié)點(diǎn)，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)上只有一個(gè)溫度自由度，具有三個(gè)方向的熱傳導(dǎo)能力，并能實(shí)現(xiàn)勻速熱流的傳遞。該單元可以用于三維靜態(tài)或瞬態(tài)的熱分析，同時(shí)此單元也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
solid70單元
用ANSYS計(jì)算大體積混凝土溫度場(chǎng)的目的是以此為基礎(chǔ)來計(jì)算溫度應(yīng)力。因此計(jì)算大體積混凝土三維溫度場(chǎng)時(shí)可選取三維實(shí)體熱單元SOLID70，該單元可以在前處理器通過“ETCHG,TTS”命令進(jìn)行單元轉(zhuǎn)換，原來的熱單元SOLID70 將自動(dòng)轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)單元SOLID45，以方便接下來的溫度應(yīng)力計(jì)算。
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國高材案例 | 電子產(chǎn)品固定裝置開裂失效分析及成分分析
01
案例背景
某電子產(chǎn)品的固定裝置出現(xiàn)螺絲柱開裂，前期嘗試通過調(diào)整螺絲尺寸、扭矩設(shè)定及組裝工藝的條件參數(shù)仍會(huì)再現(xiàn)不良。據(jù)了解，失效件來自多個(gè)生產(chǎn)批次，但其原材料集中在同一批次中，考慮失效模式可能為配方工藝失效，所以進(jìn)行失效位置的全成分定量分析及失效分析。
02
案例分析
失效件原材料集中在同一批次，其他批次原材料未出現(xiàn)失效斷裂，需進(jìn)行該批次原材料的全成分定量分析，且該裝置是裝配后出現(xiàn)的失效，分析方案需要考慮裝配件的影響，并對(duì)裝置進(jìn)行應(yīng)力評(píng)價(jià)測(cè)試。
03
結(jié)果分析
(1) 形貌分析
掃描電鏡形貌結(jié)果顯示，NG件斷裂面孔洞缺陷處表面較為粗糙，呈現(xiàn)“顆粒狀”（見圖1）；并且NG件螺孔內(nèi)表面有明顯的弧形凹陷形貌（見圖2）；靠近孔洞缺陷的一側(cè)斷面較為平整（見圖2(a)區(qū)）；另一側(cè)斷面較粗糙、有弧形擴(kuò)展紋、靠近外邊緣有臺(tái)階狀形貌（見圖2(b)區(qū)、(c)區(qū)）。
圖1. NG件斷裂螺柱內(nèi)部孔洞放大圖
圖2. NG件斷裂螺柱內(nèi)部形貌
(2) 成分分析
根據(jù)定性定量成分分析測(cè)試結(jié)果表明，NG件和OK件主要成分均為POM材質(zhì)，助劑和填料成分存在差異。其中OK件中含有較多苯代三聚氰胺BGA，且含量高于NG件，其抗氧劑含量也高于NG件；NG件中含有硫酸鋇和磷酸三苯酯，而OK件幾乎沒有。
圖3 產(chǎn)品裂解圖
(3) 應(yīng)力評(píng)價(jià)
采用鹽酸對(duì)樣品進(jìn)行應(yīng)力評(píng)價(jià)，如圖3所示，酸蝕后的OK件底端、側(cè)端均出現(xiàn)橫向裂紋；OK件側(cè)端、OK件頂端出現(xiàn)由內(nèi)向外的應(yīng)力開裂。表明制件在這些位置存在較大的內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。
展開 注塑制品開裂的原因分析
注塑制品開裂的原因分析
開裂，包括制件表面絲狀裂紋、微裂、頂白、開裂及因制件粘模、流道粘模而造成或創(chuàng)傷危機(jī)，按開裂時(shí)間分脫模開裂和應(yīng)用開裂。主要有以下幾個(gè)方面的原因造成：
1．加工方面：
（1）加工壓力過大、速度過快、充料愈多、注射、保壓時(shí)間過長(zhǎng)，都會(huì)造成內(nèi)應(yīng)力過大而開裂。
（2）調(diào)節(jié)開模速度與壓力防止快速強(qiáng)拉制件造成脫模開裂。
（3）適當(dāng)調(diào)高模具溫度，使制件易于脫模，適當(dāng)調(diào)低料溫防止分解。
（4）預(yù)防由于熔接痕，塑料降解造成機(jī)械強(qiáng)度變低而出現(xiàn)開裂。
（5）適當(dāng)使用脫模劑，注意經(jīng)常消除模面附著的氣霧等物質(zhì)。
（6）制件殘余應(yīng)力，可通過在成型后立即進(jìn)行退火熱處理來消除內(nèi)應(yīng)力而減少裂紋的生成。
2．模具方面:
（1）頂出要平衡，如頂桿數(shù)量、截面積要足夠，脫模斜度要足夠，型腔面要有足夠光滑，這樣才防止由于外力導(dǎo)致頂出殘余應(yīng)力集中而開裂。
（2）制件結(jié)構(gòu)不能太薄，過渡部份應(yīng)盡量采用圓弧過渡，避免尖角、倒角造成應(yīng)力集中。
（3）盡量少用金屬嵌件，以防止嵌件與制件收縮率不同造成內(nèi)應(yīng)力加大。
（4）對(duì)深底制件應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)拿撃＿M(jìn)氣孔道，防止形成真空負(fù)壓。
（5）主流道足夠大使?jié)部诹衔磥淼眉肮袒瘯r(shí)脫模，這樣易于脫模。
（6）主流道襯套與噴嘴接合應(yīng)當(dāng)防止冷硬料的拖拉而使制件粘在定模上。
3．材料方面：
（1）再生料含量太高，造成制件強(qiáng)度過低。
（2）濕度過大，造成一些塑料與水汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低強(qiáng)度而出現(xiàn)頂出開裂。
（3）材料本身不適宜正在加工的環(huán)境或質(zhì)量欠佳，受到污染都會(huì)造成開裂。
展開 PE注塑開裂的原因分析及解決辦法？
要分析零件開裂的原因和解決辦法，我們需要從四個(gè)角度出發(fā)：
溫度（模溫和料溫）
注塑的壓力
材料流動(dòng)
零件的冷卻
其次，PE注塑開裂的位置也是由不同原因?qū)е碌模? 當(dāng)開裂產(chǎn)生在材料流動(dòng)的方向
開裂的原因是材料分子的方向、排列。換句話說，PE這類長(zhǎng)鏈兒的
聚合物
在注入這個(gè)模具時(shí)太過排列整齊了。所以，我們需要把這些聚合物打散。
可以采用的解決辦法是
（1）. 改變注入材料的速率（提高或降低）
（2）. 提高模溫來降低冷卻的速率
當(dāng)開裂產(chǎn)生在材料內(nèi)部（不在表面）
這個(gè)是PE等透明材料注塑的普遍問題，我們經(jīng)常能在PE零件臨近斷裂時(shí)發(fā)現(xiàn)它內(nèi)部產(chǎn)生裂痕。產(chǎn)生的原因通常是，在注塑過程中腔體中的壓力不適（過高或過低），使材料內(nèi)部產(chǎn)生額外的壓力。
可以采用的解決辦法就是，調(diào)整注塑模具（腔體）中的壓力。
當(dāng)開裂產(chǎn)生在尖端（有角兒的地方）
開裂的原因是PE材料過高的硬度導(dǎo)致的材料收縮。
可以采用的解決辦法是
（1）. 通過在模具中注入更多的材料來提高腔體內(nèi)的壓力
（2）. 減少冷卻時(shí)間，更早地推出零件，以避免多余的收縮現(xiàn)象產(chǎn)生
當(dāng)開裂產(chǎn)生在表面（細(xì)小的縫隙，多產(chǎn)生在零件完成的幾天，幾個(gè)月，幾年之后）
開裂的原因是零件表面的材料，分子的方向和排列。塑料零件的材料表面都會(huì)有壓力存在，隨著日曬，氧化以及其它不可避免的化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，表面材料的力度會(huì)降低，于是內(nèi)部的壓力將表面材料撕裂，產(chǎn)生了表面的開裂。
展開 乙烯裂解爐輻射段爐管鼓包開裂失效分析
分析認(rèn)為，管徑突變以及焊縫余高過大是導(dǎo)致爐管內(nèi)壁腐蝕減薄及蠕變開裂的主要原因。
技術(shù) | 5083鋁合金焊縫開裂的原因分析及預(yù)防措施
摘要：通過力學(xué)性能試驗(yàn)及金相組織、斷口形貌分析，對(duì)5083鋁合金焊縫開裂的原因進(jìn)行分析并制訂出預(yù)防措施。試驗(yàn)結(jié)果表明：母材質(zhì)量不穩(wěn)定，造成部分母材及焊接接頭熔合線部位在有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境下，出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，產(chǎn)生腐蝕坑；熔合線處腐蝕坑在拉應(yīng)力作用下發(fā)生裂紋，產(chǎn)生非過載的損傷型斷口。提高母材質(zhì)量后，將接頭進(jìn)行焊后去應(yīng)力處理，未發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)接頭裂紋.。
一、前言
隨著我國高鐵、動(dòng)車事業(yè)的發(fā)展，動(dòng)車為了達(dá)到輕量化，提高動(dòng)車運(yùn)行速度，很多結(jié)構(gòu)件采用了5083鋁合金。5083鋁合金為Al-Mg系列非熱處理強(qiáng)化鋁合金，與焊接填充材料5087匹配后焊縫裂紋敏感性低于10%，屬于非常容易焊接的鋁合金。
動(dòng)車頂部某焊接結(jié)構(gòu)件(材質(zhì)5083鋁合金)，在動(dòng)車的入庫檢修過程中發(fā)現(xiàn)某部位焊接接頭出現(xiàn)裂紋；在隨后的檢修過程中，斷斷續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)幾件同樣在此部位開裂的結(jié)構(gòu)件，這些開裂的結(jié)構(gòu)件均是在同一月份內(nèi)完成制造裝車運(yùn)行的。
二、裂紋分布及擴(kuò)展路徑
該焊接接頭為環(huán)焊縫，裂紋的發(fā)生部位均是在圓柱正面一側(cè)焊縫與支管交接的熔合線處，裂紋從熔合線部位開始起裂，沿著支管的橫截面進(jìn)行擴(kuò)展。而在環(huán)焊縫的其它部位均未發(fā)現(xiàn)裂紋。見圖1。
為了觀察裂紋的深度以及確定裂紋初始位置及擴(kuò)展路徑，選取整個(gè)環(huán)焊縫焊接接頭，沿著截面剖開，如圖2，可以清楚看出裂紋起源于焊縫的表面熔合線，但未沿焊縫熔合線繼續(xù)開裂而是沿母材開裂，母材裂穿，并沿母材徑向繼續(xù)開裂，從而可以排除是由焊縫內(nèi)部缺陷引起的裂紋。
展開 摔碎的燈泡-Abaqus/Explicit脆性開裂分析要點(diǎn)總結(jié) ￥79.98
在上次介紹完Brittle Cracking這個(gè)脆性開裂材料模型之后，有朋友反映不能做出我做的那種玻璃開裂的效果。可能是沒注意到幾個(gè)關(guān)鍵的地方，今天我把要點(diǎn)給大家講一下。
首先，回顧一下脆性開裂材料模型涉及到的材料失效模式，我們會(huì)設(shè)置材料的斷裂應(yīng)力，計(jì)算時(shí)Abaqus會(huì)判斷單元在拉伸和剪切方向是否達(dá)到所設(shè)定的斷裂應(yīng)力，達(dá)到之后材料就開始軟化，軟化路徑就是我們定義的表格式應(yīng)力-斷裂應(yīng)變曲線，當(dāng)應(yīng)變?yōu)槲覀冊(cè)O(shè)置的斷裂應(yīng)變值時(shí)，單元?jiǎng)h除開始執(zhí)行。
Brittle Cracking分析要點(diǎn)涉及到單元?jiǎng)h除、狀態(tài)輸出與網(wǎng)格設(shè)置等內(nèi)容，下面總結(jié)如下。
☆要點(diǎn)1：?jiǎn)卧愋屠镌O(shè)置單元?jiǎng)h除。
單元?jiǎng)h除設(shè)置
☆要點(diǎn)2：Field Output里設(shè)置狀態(tài)輸出。
狀態(tài)輸出設(shè)置
☆要點(diǎn)3：殼單元的類型最好選擇三角形單元，這樣裂紋會(huì)更隨機(jī)，四邊形單元做出的裂紋呈鋸齒狀，不太符合實(shí)際情況。
☆要點(diǎn)4：?jiǎn)卧芏纫欢ㄒ銐虼螅駝t單元?jiǎng)h除的速度會(huì)大于裂紋擴(kuò)展的速度，達(dá)不到碎裂的效果。
單元密度要足夠大才能更好地捕捉到裂紋路徑
內(nèi)部導(dǎo)線與鎢絲我們采用beam單元來模擬。
導(dǎo)線采用beam單元
燈泡落地計(jì)算結(jié)果：
速度云圖
玻璃材料的局部透明化顯示
使用brittle cracking模型進(jìn)行仿真時(shí)的要點(diǎn)大致是這些，大家可以試一下，參照這幾條對(duì)脆性材料進(jìn)行失效仿真，很容易做出這種碎裂的效果。
付費(fèi)部分是本文案例：燈泡碎裂分析的inp文件。
展開 某SUV車型工裝樣車擺臂結(jié)構(gòu)開裂問題優(yōu)化分析
本文針對(duì)某款SUV車型工裝樣車襄陽試驗(yàn)場(chǎng)可靠性道路試驗(yàn)擺臂結(jié)構(gòu)開裂問題，首先根據(jù)多體動(dòng)力學(xué)模型輸出的擺臂在各個(gè)極限工況下的受力情況對(duì)開裂擺臂進(jìn)行強(qiáng)度和疲勞分析，使問題再現(xiàn)；在此基礎(chǔ)上應(yīng)用HyperMorph和HyperStudy優(yōu)化模塊對(duì)需要優(yōu)化的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，找到最佳的基于強(qiáng)度的優(yōu)化幾何尺寸，快速有效的解決工程驗(yàn)證中出現(xiàn)的實(shí)際問題。
1 開裂問題描述
某SUV車型工裝樣車襄陽可靠性道路試驗(yàn)中，出現(xiàn)擺臂下蓋板焊縫處出現(xiàn)開裂，如圖1所示。開裂區(qū)域滿足材料要求、焊接質(zhì)量要求，初步診斷為下蓋板結(jié)構(gòu)尺寸不到位，在某一極限工況下引起焊縫處應(yīng)力集中，導(dǎo)致疲勞耐久問題引起的開裂。為了快速有效的解決這一工程實(shí)際中的開裂問題，首先應(yīng)用多體動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行極限工況的仿真，輸出各極限工況下擺臂三個(gè)接附點(diǎn)的受力情況，根據(jù)擺臂的受力情況對(duì)擺臂進(jìn)行強(qiáng)度分析、焊縫疲勞分析、剛度分析，確定引起開裂的工況以及原因，使工程實(shí)際問題在CAE仿真中再現(xiàn)，由于后期出現(xiàn)的問題涉及到開模、時(shí)間周期等問題，最后決定通過優(yōu)化下蓋板與上蓋板的連接尺寸進(jìn)行開裂問題優(yōu)化，應(yīng)用HyperMorph和HyperStudy模塊對(duì)下蓋板進(jìn)行基于擺臂的強(qiáng)度、剛度為目標(biāo)的優(yōu)化，最后對(duì)優(yōu)化后的下蓋板工程數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、疲勞的驗(yàn)證分析，快速有效的解決了這一開裂問題。
2 整車多體動(dòng)力學(xué)分析
本次分析多體動(dòng)力學(xué)模型包括前懸架系統(tǒng)、動(dòng)力總成系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、穩(wěn)定桿、后懸架系統(tǒng)以及車體，其中車體為剛體，動(dòng)力總成簡(jiǎn)化為具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的集中質(zhì)量，懸架系統(tǒng)彈簧、襯套以及緩沖塊的剛度以及阻尼都是實(shí)際樣車測(cè)得的數(shù)據(jù)。根據(jù)樣車襄陽實(shí)際道路可靠性試驗(yàn)情況輸出擺臂典型的三個(gè)極限工況下的載荷，極限工況主要有顛簸工況、轉(zhuǎn)彎工況、制動(dòng)工況，各個(gè)極限工況的載荷見表1。
展開 
基于Ncode疲勞分析的路試車PTC支架開裂問題研究
云圖顯示的損傷值最大位置與路試發(fā)生開裂的位置一致，結(jié)果對(duì)比如圖14所示。這表明了計(jì)算的準(zhǔn)確性。由掃頻振動(dòng)疲勞分析結(jié)果可以判斷，開裂原因即為疲勞損傷，而非強(qiáng)度問題。在Y向掃頻時(shí)損傷值極大，可以判定疲勞開裂原因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的Y向支撐不足。
5結(jié)構(gòu)優(yōu)化與驗(yàn)證
5.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化
根據(jù)疲勞結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
由于Y向支撐不足，在支架側(cè)面增加加強(qiáng)件，增強(qiáng)Y向支撐；
將支架底板Y向延長(zhǎng)，為加強(qiáng)件提供安裝面；
開裂結(jié)構(gòu)為焊點(diǎn)連接，且僅有4顆焊點(diǎn)，優(yōu)化后在支架與加強(qiáng)件之間增加焊縫連接與螺栓連接。
優(yōu)化后的結(jié)果如圖15所示。
5.2疲勞分析
對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃頻振動(dòng)疲勞分析，以驗(yàn)算其疲勞性能。以相同的邊界條件基于Nastran對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行頻率響應(yīng)分析，得到的輸出結(jié)果作為Ncode的輸入文件，以相同的計(jì)算條件分別對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行X、Y、Z方向的掃頻振動(dòng)疲勞計(jì)算。
優(yōu)化方案的計(jì)算結(jié)果如表6所示。
詳細(xì)的疲勞損傷云圖如圖16所示，從上至下依次為X向結(jié)果、Y向結(jié)果、Z向結(jié)果。
由計(jì)算結(jié)果可知，Y向掃頻振動(dòng)疲勞強(qiáng)度有所提升。
5.3試驗(yàn)驗(yàn)證
將優(yōu)化后結(jié)構(gòu)制作樣件，搭載路試車進(jìn)行10000Km強(qiáng)化耐久路試，在路試完成后，結(jié)構(gòu)未發(fā)生開裂，開裂問題已解決，支架已經(jīng)可以滿足搭載PTC模塊進(jìn)行使用的要求。
6結(jié)束語
路試車在路試中
PTC支架折彎處附近發(fā)生開裂，經(jīng)強(qiáng)度計(jì)算可知該結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)需求，而Y向掃頻振動(dòng)疲勞分析結(jié)果中，損傷值較大的位置集中在支架折彎處，這與路試結(jié)果吻合，計(jì)算準(zhǔn)確。
展開 某SUV車型工裝樣車擺臂結(jié)構(gòu)開裂問題優(yōu)化分析
針對(duì)某款SUV車型工裝樣車襄陽試驗(yàn)場(chǎng)可靠性道路試驗(yàn)擺臂結(jié)構(gòu)開裂問題，首先根據(jù)多體動(dòng)力學(xué)模型輸出的擺臂在各個(gè)極限工況下的受力情況對(duì)開裂擺臂進(jìn)行強(qiáng)度和疲勞分析，使問題再現(xiàn)；在此基礎(chǔ)上應(yīng)用HyperMorph和HyperStudy優(yōu)化模塊對(duì)需要優(yōu)化的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，找到最佳的基于強(qiáng)度的優(yōu)化幾何尺寸，快速有效的解決工程驗(yàn)證中出現(xiàn)的實(shí)際問題。
李芹英_某SUV車型工裝樣車擺臂結(jié)構(gòu)開裂問題優(yōu)化分析.pdf
加氫裝置高壓換熱器開裂原因分析及預(yù)防和解決對(duì)策
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換熱管的電鏡分析
在斷口上切取樣品，采用掃描電鏡進(jìn)行觀察（見圖6）。
微觀斷口可觀察到大量的河流狀花樣、魚骨狀花樣以及撕裂棱，且有可見的二次裂紋，這是管子中殘余應(yīng)力導(dǎo)致的。
原因分析
（1）由于加工原料變化較大，而未對(duì)結(jié)鹽溫度進(jìn)行核算，導(dǎo)致高壓換熱器E106A出現(xiàn)結(jié)鹽加重現(xiàn)象。通過采取E106A前臨時(shí)注水的方式對(duì)銨鹽進(jìn)行沖洗，但因注水系統(tǒng)流量的限制，使得注水量不足，導(dǎo)致NH4Cl不能全部被沖洗掉。殘留的NH4Cl吸收水分形成水溶液，并水解形成酸性Cl-腐蝕環(huán)境，其pH越低，奧氏體不銹鋼對(duì)Cl-應(yīng)力腐蝕敏感性越強(qiáng)。
（2）奧氏體不銹鋼材質(zhì)換熱管的U形彎處，存在較大殘余應(yīng)力，管束內(nèi)彎與反應(yīng)產(chǎn)物接觸的管子內(nèi)壁為拉應(yīng)力集中區(qū)域，且管內(nèi)外壓力差比較大，為14.51MPa。殘余應(yīng)力和外加載荷是誘導(dǎo)應(yīng)力腐蝕開裂的力學(xué)條件。同時(shí)在酸性環(huán)境和Cl-腐蝕的共同作用下，管子逐漸產(chǎn)生腐蝕裂紋源并擴(kuò)展，導(dǎo)致強(qiáng)度減弱。在管內(nèi)外壓差作用下，造成奧氏體不銹鋼0Cr18Ni10Ti換熱器Cl-應(yīng)力腐蝕開裂并最終導(dǎo)致爆管。
建議措施
1
加強(qiáng)原料控制
（1）建立加氫裂化裝置原料油總Cl分析平臺(tái)，包括分析設(shè)備和方法。加強(qiáng)原料總Cl分析監(jiān)測(cè)，健全高低壓分離器脫除水分析項(xiàng)目，加強(qiáng)對(duì)重整氫的HCl含量分析。
（2）根據(jù)原料中Cl、N含量的分析數(shù)據(jù)，對(duì)原料進(jìn)行適當(dāng)摻煉，確保Cl、N含量不超出裝置設(shè)防值。
（3）提升連續(xù)重整裝置重整氫脫Cl效果，可有效降低包括加氫裂化在內(nèi)的所有使用重整氫裝置的Cl腐蝕和結(jié)鹽風(fēng)險(xiǎn)。
2
優(yōu)化工藝控制措施
（1）對(duì)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整注水。發(fā)現(xiàn)壓降較大時(shí)，及進(jìn)在E106A前進(jìn)行注水，對(duì)析出的氯化銨鹽進(jìn)行沖洗，緩解NH4Cl對(duì)管束的堵塞和腐蝕。
展開 基于擴(kuò)展有限元的混凝土受力開裂計(jì)算分析
本文基于大型非線性有限元商用軟件Abaqus模擬混凝土I型開裂行為，主要內(nèi)容包括：混凝土開裂模型介紹、數(shù)值模擬細(xì)節(jié)、后處理分析。
模型介紹
本文講解的模型數(shù)據(jù)選自胡少偉課題組[2]，模型尺寸圖所示，彈性模量：30 GPa，泊松比：0.167，抗拉強(qiáng)度：1.65 Mpa，斷裂能：102.8 N/m，預(yù)置裂紋長(zhǎng)度為80 mm。
圖 1 混凝土開裂模型尺寸
模擬細(xì)節(jié)
Abaqus以非線性計(jì)算為自身優(yōu)勢(shì)，在眾多有限元軟件中一騎絕塵，本文選用Abaqus作為模擬工具。
整體介紹
為減少計(jì)算成本，整體采用平面應(yīng)力模型，讀者也可根據(jù)自己需求建立三維實(shí)體模型。支座與壓頭使用離散剛體，即剛度無限大，不參與計(jì)算過程，不要忽略了剛體的參考點(diǎn)設(shè)置。
圖1 2D三點(diǎn)彎曲梁模型圖
材料屬性
應(yīng)用Maxps Damage斷裂準(zhǔn)則，損傷演化采用以能量線性Linear軟化本構(gòu)，斷裂能參數(shù)輸入至Fracture Energy，粘性系數(shù)Damage Stabilization Cohesive-Viscosity coefficient選用1.0 e-4~1.0 e-5，該選項(xiàng)的作用是幫助收斂，取值范圍是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的取值，具體的范圍取值可參照Ahmad[3]的建議 。
圖 2 材料屬性設(shè)置
分析步設(shè)置
在斷裂分析中，結(jié)構(gòu)大變形開關(guān)應(yīng)保持開啟(Nlgeom：on)，最大增量步數(shù)可以適當(dāng)調(diào)整，初始分析步應(yīng)相對(duì)減小，使得結(jié)構(gòu)在啟裂階段更容易收斂，最小增量步也應(yīng)適當(dāng)減小，在這里我設(shè)置的1.0E-12，大家可以試一試別的數(shù)值，最大增量步無實(shí)際含義，保持默認(rèn)值1不變即可。
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