熱機(jī)疲勞分析的案例
無(wú)懼高溫——Ansys nCode DesignLife進(jìn)行熱-機(jī)疲勞分析詳解
介紹在Ansys Workbench平臺(tái)下，采用Ansys Mechanical & Ansys nCode DesignLife開展結(jié)構(gòu)熱-機(jī)疲勞的基本原理、方法、流程以及注意事項(xiàng)，并附贈(zèng)相關(guān)案例DEMO。
案例分享：氣缸活塞的熱機(jī)疲勞分析
氣缸活塞是許多機(jī)械設(shè)備，如內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)等中的關(guān)鍵組成部分。它們長(zhǎng)期受到機(jī)械載荷和熱載荷的周期性作用，特別是在高性能和高負(fù)載的應(yīng)用中。由于溫度的大幅度波動(dòng)和復(fù)雜的載荷條件，活塞結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生疲勞損傷，這稱為熱機(jī)疲勞。熱機(jī)疲勞是一種由于熱載荷和機(jī)械載荷共同作用導(dǎo)致的損傷機(jī)制。在活塞中，溫度可能會(huì)迅速改變，導(dǎo)致材料熱膨脹和收縮。與此同時(shí)，活塞還承受著來(lái)自氣缸內(nèi)壓力的機(jī)械載荷。這種復(fù)合效應(yīng)可能導(dǎo)致活塞材料的微觀裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展，最終可能導(dǎo)致活塞的斷裂和失效。
為了有效分析和預(yù)測(cè)氣缸活塞的疲勞情況，采用熱機(jī)疲勞模塊進(jìn)行了以下分析：
1、載荷模擬：創(chuàng)建一個(gè)綜合了機(jī)械和熱載荷的真實(shí)工作環(huán)境模型，考慮活塞的工作周期和溫度波動(dòng)。
2、材料特性分析：采用多溫度S-N曲線對(duì)不同溫度下的疲勞特性進(jìn)行刻畫。
3、疲勞損傷預(yù)測(cè)：運(yùn)用溫度插值方法來(lái)預(yù)測(cè)可能的疲勞損傷和壽命，確定潛在的故障區(qū)域。
氣缸活塞疲勞壽命云圖
了解更多疲勞分析方案：
http://jsform2.com/web/formview/66390a7575a03c2416365f4f
展開 強(qiáng)度丨南航：航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨?em>機(jī)熱端部件的熱腐蝕-疲勞性能與壽命預(yù)測(cè)方法研究進(jìn)展
艦載機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨?em>機(jī)熱端部件在服役過(guò)程中的環(huán)境條件異常苛刻，除發(fā)動(dòng)機(jī)/燃?xì)廨?em>機(jī)熱端零部件所承受的高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速等載荷環(huán)境外，還承受海洋高鹽霧、高濕度等腐蝕環(huán)境的影響。渦輪轉(zhuǎn)子部件是艦載機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)/燃?xì)廨?em>機(jī)中服役環(huán)境最惡劣的部件，不僅要在高溫（600～1300℃）條件下承受巨大的交變載荷，高溫燃?xì)夂秃Ｑ蟠髿庵械?em>熱腐蝕也會(huì)加劇其損傷程度，渦輪轉(zhuǎn)子部件因此成為故障率最高的工作部件之一。
如圖1所示，渦輪葉片因在燃?xì)?海洋大氣耦合環(huán)境中，在高溫、高轉(zhuǎn)速載荷下發(fā)生的熱腐蝕-疲勞失效[1,2,3,4,5,6]。相比于單一機(jī)械載荷作用下的疲勞失效，航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨?em>機(jī)熱端部件熱腐蝕-疲勞失效機(jī)理更為復(fù)雜，對(duì)熱腐蝕-疲勞壽命預(yù)測(cè)難度更大。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨?em>機(jī)熱端部件熱腐蝕-疲勞失效機(jī)理有了初步的認(rèn)識(shí)，針對(duì)熱端部件材料開展了熱腐蝕機(jī)理研究、熱腐蝕-疲勞失效機(jī)理研究以及熱腐蝕-疲勞壽命預(yù)測(cè)，并取得了初步的成果。本文針對(duì)過(guò)去20年在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃機(jī)輪機(jī)熱端部件熱腐蝕-疲勞的研究進(jìn)展進(jìn)行梳理和總結(jié)歸納，以期促進(jìn)燃?xì)?海洋環(huán)境耦合作用下航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨?em>機(jī)熱端部件結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定方法的發(fā)展，提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨?em>機(jī)的安全性和可靠性。
展開 熱機(jī)蠕變疲勞創(chuàng)建
熱機(jī)蠕變疲勞創(chuàng)建
1、搭建nCode DesignLife求解分析模塊工程項(xiàng)目連接，考慮熱與結(jié)構(gòu)分析結(jié)果引入，同時(shí)可以考慮其他相應(yīng)的結(jié)構(gòu)載荷，如圖2.1所示。
圖2.1
2、同時(shí)修訂DesignLife疲勞分析環(huán)境，如圖2.2所示。
圖2.2
3、對(duì)于SN或者EN求解引擎，需要配置“FEResultsImport?ResultsSet”細(xì)節(jié)設(shè)置“IncludeTemperatures”為True，熱機(jī)蠕變疲勞考慮溫度影響，如圖2.3所示。
圖2.3
4、對(duì)于同時(shí)考慮熱機(jī)蠕變疲勞以及應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞分析的疲勞計(jì)算流程，需要基于SN或者EN疲勞引擎內(nèi)部二次搭建蠕變疲勞求解引擎，同時(shí)允許對(duì)于應(yīng)力或者應(yīng)變、蠕變損傷分別監(jiān)測(cè)，如圖2.1中DataValue Display Glyph。
5、如前所訴，在應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞導(dǎo)航樹下需要添加熱機(jī)蠕變疲勞所對(duì)應(yīng)的材料、載荷通道、求解引擎、計(jì)算處理輸出等子項(xiàng)并進(jìn)行子項(xiàng)菜單配置。
展開 
Simcenter Nastran鈑金結(jié)構(gòu)分析，熱分析，疲勞壽命分析（附CAE模型） ￥20
鑒于目前針對(duì)Simcenter Nastran分析案例少的特點(diǎn)，本次基于鈑金做了相關(guān)案例分析。有任何疑問(wèn)，請(qǐng)聯(lián)系：QQ，1317425016。
鈑金沖壓.gif
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
得到了生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式。
利用依黏彈性理論得出的黏滯生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。建立了減振橡膠疲勞黏滯生熱的有限元分析方法。
通過(guò)將經(jīng)典疲勞模型中用作疲勞壽命預(yù)測(cè)指標(biāo)的最大主應(yīng)變替換為穩(wěn)態(tài)溫升，在冪律模型的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種方法來(lái)快速評(píng)估橡膠結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。
08
—
源文件與操作步驟（沙漏試樣為例）
8.1分析流程
仿真分析主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：變形分析、熱源計(jì)算與熱分析。（1）在變形分析環(huán)節(jié)，對(duì)材料和減振元件施加設(shè)定的載荷歷史，采用超彈性本構(gòu)描述橡膠材料的力學(xué)行為，求解每個(gè)加載時(shí)刻有限元模型中各積分點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)；（2）在熱源計(jì)算環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)每一加載時(shí)刻，將變形分析中對(duì)應(yīng)的載荷頻率、應(yīng)變狀態(tài)（動(dòng)態(tài)應(yīng)變幅值）以及熱分析中得到的溫度作為輸入變量，通過(guò)自編的Fortran語(yǔ)言子程序，計(jì)算得到各積分點(diǎn)的黏滯生熱率；（3）依已知的材料參數(shù)和問(wèn)題的熱邊界條件進(jìn)行Abaqus熱分析，得出溫度分布后再將溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)返回到自編子程序，對(duì)黏滯生熱強(qiáng)度和溫度場(chǎng)進(jìn)行迭代計(jì)算，從而得出橡膠材料和減振元件各位置的溫升歷程。
展開 關(guān)于汽車歧管熱應(yīng)力疲勞分析
歧管是汽車引擎用于進(jìn)氣或排氣的管道，它的功用是將空氣、燃油混合氣由化油器或節(jié)氣門體分配到各缸進(jìn)氣道，一般對(duì)歧管的要求包括耐高溫、高強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱老化穩(wěn)定性等，通常汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于很苛刻的環(huán)境溫度下工作，工作溫度在30~ 130℃往復(fù)變化，由此可見歧管對(duì)熱載荷的要求很高，因此對(duì)于歧管的設(shè)計(jì)必須考慮熱疲勞分析。下面我們就仔細(xì)研究一個(gè)fe-safe分析歧管熱應(yīng)力疲勞的一個(gè)案例。
我們分析的模型是一個(gè)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管，歧管的幾何構(gòu)型和網(wǎng)格模型如下所示。首先要對(duì)模型進(jìn)行熱應(yīng)力強(qiáng)度分析，采用abaqus軟件完成，最后生成odb文件，然后基于odb結(jié)果文件進(jìn)行fe-safe疲勞分析。
圖1 岐管網(wǎng)絡(luò)模型
導(dǎo)入fe-safe后，讀入需要的應(yīng)力結(jié)果，只需要讀入每一個(gè)分析步最終的溫度和應(yīng)力結(jié)果，如下圖所示。設(shè)置單位為mm單位制。
圖2 結(jié)果讀取
Fe-safe的分析過(guò)程如下：
step1：定義載荷
載荷包括單一疲勞載荷序列，兩類數(shù)據(jù)載荷的循環(huán)（熱載荷和機(jī)械載荷），還有第三個(gè)載荷序列（機(jī)械載荷和環(huán)境溫度載荷）
step2：定義表面光潔度
假設(shè)所有零件具有鏡面光潔度，Kt=1。
展開 ANSYS Workbench起重機(jī)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(wèn)世之前，ANSYS公司致力于研發(fā)其核心產(chǎn)品ANSYS。這一版本通過(guò)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(yù)。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(guò)編寫復(fù)雜的程序才能進(jìn)行仿真，這限制了其在工程領(lǐng)域的普及應(yīng)用。</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號(hào)，局面發(fā)生了轉(zhuǎn)變。ANSYS Workbench以其創(chuàng)新的用戶界面和工作流程，簡(jiǎn)化了仿真過(guò)程，極大地提升了用戶體驗(yàn)，因此迅速被廣泛應(yīng)用，其普及程度甚至超越了傳統(tǒng)的ANSYS經(jīng)典版本。目前，ANSYS Workbench已經(jīng)發(fā)展到24.0版本，繼續(xù)引領(lǐng)著行業(yè)的進(jìn)步。</p><p>ANSYS Workbench作為一個(gè)先進(jìn)的仿真平臺(tái)，具備分析和模擬復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的能力。它涵蓋了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、剛體動(dòng)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)熱力學(xué)、電磁場(chǎng)分析以及多物理場(chǎng)耦合分析等多個(gè)領(lǐng)域。這些功能使得工程師能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行全面的性能評(píng)估，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的可靠性和性能。</p><p>在結(jié)構(gòu)靜力學(xué)方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態(tài)載荷下的響應(yīng)，包括應(yīng)力、應(yīng)變和位移等參數(shù)。在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析中，該平臺(tái)可以模擬結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)載荷下的行為，如振動(dòng)和疲勞。剛體動(dòng)力學(xué)分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況。</p><p>流體動(dòng)力學(xué)模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動(dòng)行為，這對(duì)于設(shè)計(jì)高效的流體傳輸系統(tǒng)至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)熱力學(xué)分析則關(guān)注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應(yīng)力。
展開 直播預(yù)告 | MSC Nastran復(fù)合材料熱分析及熱機(jī)耦合分析
精彩直播預(yù)告
復(fù)合材料憑借輕質(zhì)、高強(qiáng)度、優(yōu)異的抗疲勞性能和復(fù)雜外形成型能力，在航空航天、汽車等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，其各向異性特性在高溫環(huán)境（如氣動(dòng)加熱、發(fā)動(dòng)機(jī)熱載荷、太空極端溫度循環(huán)）下帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：熱膨脹不協(xié)調(diào)、熱應(yīng)力集中、層間失效風(fēng)險(xiǎn)陡增。
傳統(tǒng)分析方法難以精確模擬此類材料復(fù)雜的各向異性熱傳導(dǎo)和非線性熱力耦合行為，往往導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)度保守、試驗(yàn)成本高昂且失效風(fēng)險(xiǎn)難以有效控制。因此，如何精準(zhǔn)預(yù)測(cè)復(fù)合材料在熱載荷作用下的變形與應(yīng)力分布，成為提升其可靠性的核心難題。
熱傳遞的4個(gè)類型
為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，海克斯康工業(yè)軟件旗下的有限元結(jié)構(gòu)分析軟件MSC Nastran在復(fù)合材料熱分析及熱-力耦合分析領(lǐng)域表現(xiàn)卓越。MSC Nastran憑借其在熱傳導(dǎo)模擬、熱-力耦合分析、性能失效評(píng)估等方面的強(qiáng)大能力，將有效突破復(fù)合材料熱力學(xué)分析的瓶頸，助力提升設(shè)計(jì)精度與產(chǎn)品可靠性。
本期直播講堂請(qǐng)到了海克斯康結(jié)構(gòu)仿真軟件應(yīng)用專家李坤鵬，在直播間中講師將重點(diǎn)講解MSC Nastran在復(fù)合材料熱分析及熱機(jī)耦合分析方面的各項(xiàng)功能，并以多個(gè)應(yīng)用案例展示其在解決復(fù)合材料熱力學(xué)分析難題的創(chuàng)新之處。敬請(qǐng)關(guān)注！
直播報(bào)名
8月21日 14:00
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直播內(nèi)容聚焦
? 熱傳導(dǎo)模擬：精準(zhǔn)預(yù)測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)分布
? 熱-力耦合分析：高效求解溫度梯度引發(fā)的熱應(yīng)力與熱變形
? 性能與失效評(píng)估：識(shí)別熱環(huán)境下的潛在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域
李坤鵬
海克斯康結(jié)構(gòu)仿真軟件應(yīng)用專家
精通結(jié)構(gòu)有限元分析，有豐富的工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，參與完成的重大項(xiàng)目包括：飛機(jī)適航強(qiáng)度分析、貨機(jī)改裝強(qiáng)度分析、復(fù)雜電機(jī)傳動(dòng)產(chǎn)品失效分析與對(duì)標(biāo)。
展開 焊點(diǎn)失效的熱振耦合疲勞仿真分析
△圖2：影響微電子封裝可靠性的主要因素
4、 焊點(diǎn)失效的四種模式：
4.1 熱交變應(yīng)力破壞失效
? 溫度變化
? 材料蠕變損傷
? 變形與裂紋擴(kuò)展
4.2 疲勞破壞失效
?由振動(dòng)載荷引起的高周疲勞失效
4.3 化學(xué)因素腐蝕破壞失效
? 水分、氧氣其他離子
? 化學(xué)反應(yīng)腐蝕
? 粘結(jié)強(qiáng)度等機(jī)械性能降低
4.4 動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷破壞失效
? 跌落、沖擊和振動(dòng)
? 開裂、脆裂等損傷
研究?jī)?nèi)容
△圖3：焊點(diǎn)熱耦合疲勞仿真分析內(nèi)容
1、基本力學(xué)參數(shù)的獲取
? 調(diào)研焊點(diǎn)、焊腳的材料屬性
? 試驗(yàn)獲取引腳、錫焊、錫焊界面（金屬化合物）的力學(xué)性能參數(shù)
? 擬合界面相（金屬化合物）材料的本構(gòu)關(guān)系
2、疲勞數(shù)據(jù)庫(kù)的建立
? 通過(guò)疲勞試驗(yàn)建立材料、界面相的疲勞特性曲線
? 建立單個(gè)焊點(diǎn)的有限元分析模型
? 加載循環(huán)載荷預(yù)測(cè)焊點(diǎn)的疲勞壽命與失效位置
? 通過(guò)與實(shí)驗(yàn)比較，對(duì)有限元分析模型進(jìn)行驗(yàn)證
△圖4：不同封裝結(jié)構(gòu)下無(wú)鉛SAC305焊點(diǎn)的S-N曲線
3、整機(jī)仿真模型
一般而言，在有限元模態(tài)分析中，系統(tǒng)的固有頻率會(huì)隨著網(wǎng)格密度的增加而降低至一個(gè)穩(wěn)定的收斂值，為了找到合適的網(wǎng)格劃分密度，需要對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格收斂性檢查。振動(dòng)試驗(yàn)載荷一般有正弦、窄帶隨機(jī)和寬帶隨機(jī)三種，PCB邊界條件有四角四點(diǎn)固支，端部四點(diǎn)固支，六點(diǎn)固支，中間四點(diǎn)固支以及中間兩點(diǎn)固支。
3.1 有限元模型建模
△圖5：焊點(diǎn)有限元建模
3.2 組件中各層材料參數(shù)設(shè)置
考慮到振動(dòng)過(guò)程中焊點(diǎn)發(fā)生的一般是彈性形變，無(wú)需考慮材料的蠕變參數(shù)，各組分材料從上往下依次按照模塑料、封裝基板、Cu焊盤(Cu)、焊球(SAC305)、PCB板(FR-4)賦予。
展開 熱-機(jī)械疲勞分析模塊，F(xiàn)e-safe/TMF?
熱-機(jī)械疲勞分析模塊，F(xiàn)e-safe/TMF?
1、概述
考慮浮動(dòng)溫度和應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的共同影響，提供快速精確的疲勞壽命分析。可以考慮應(yīng)變率和瞬態(tài)溫度對(duì)循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)的影響，也可以考慮瞬態(tài)溫度對(duì)應(yīng)變-壽命曲線的影響，以及考慮在每個(gè)循環(huán)中的應(yīng)力和溫度的相位關(guān)系的影響，支持體積應(yīng)力放寬，該模塊還可以計(jì)算應(yīng)變老化對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。
對(duì)于組件同時(shí)遭受溫度和應(yīng)力交變載荷作用的組件，fe-safe/TMF?是一個(gè)理想疲勞分析模塊，例如實(shí)現(xiàn)以下組件的熱-機(jī)械疲勞分析：
?
活塞；
?
排氣管；
?
汽缸蓋；
?
與蠕變疲勞交互作用不顯著的組件。
2、功能介紹
當(dāng)存在應(yīng)力和溫度波動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生熱-機(jī)械疲勞：
?
包含時(shí)間相關(guān)的熱-結(jié)構(gòu)疲勞效應(yīng)（應(yīng)變率、相位關(guān)系、浸濕以及應(yīng)力松弛等）；
?
相比傳統(tǒng)方法可以得到更可靠和準(zhǔn)確的疲勞結(jié)果；
?
支持主應(yīng)變以及鑄鐵算法；
?
允許高頻機(jī)械載荷循環(huán)疊加在熱載荷循環(huán)上。
3、案例分析
（1）活塞疲勞裂紋
其中，第一幅圖是活塞實(shí)際的裂紋破壞情況，詳細(xì)反映了疲勞裂紋的位置，初始裂紋位置等信息；第三幅圖是疲勞斷面的形狀；第二幅圖是用Fe-safe熱機(jī)械疲勞模塊進(jìn)行疲勞分析后得到的壽命云紋圖，參照第一幅圖裂紋的位置和形狀，可以看出，通過(guò)Fe-safe熱-機(jī)械疲勞模塊對(duì)活塞進(jìn)行疲勞分析，可以準(zhǔn)確地得到初始裂紋的位置等信息，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與優(yōu)化起到非常大的指導(dǎo)作用。
展開 
減振橡膠疲勞黏滯生熱的仿真分析-源文件與子程序詳解
得到了生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式。
利用依黏彈性理論得出的黏滯生熱率與溫度、載荷頻率和應(yīng)變幅值的函數(shù)關(guān)系式，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。建立了減振橡膠疲勞黏滯生熱的有限元分析方法。
通過(guò)將經(jīng)典疲勞模型中用作疲勞壽命預(yù)測(cè)指標(biāo)的最大主應(yīng)變替換為穩(wěn)態(tài)溫升，在冪律模型的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種方法來(lái)快速評(píng)估橡膠結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。
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源文件與操作步驟（沙漏試樣為例）
8.1分析流程
仿真分析主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：變形分析、熱源計(jì)算與熱分析。（1）在變形分析環(huán)節(jié)，對(duì)材料和減振元件施加設(shè)定的載荷歷史，采用超彈性本構(gòu)描述橡膠材料的力學(xué)行為，求解每個(gè)加載時(shí)刻有限元模型中各積分點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)；（2）在熱源計(jì)算環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)每一加載時(shí)刻，將變形分析中對(duì)應(yīng)的載荷頻率、應(yīng)變狀態(tài)（動(dòng)態(tài)應(yīng)變幅值）以及熱分析中得到的溫度作為輸入變量，通過(guò)自編的Fortran語(yǔ)言子程序，計(jì)算得到各積分點(diǎn)的黏滯生熱率；（3）依已知的材料參數(shù)和問(wèn)題的熱邊界條件進(jìn)行Abaqus熱分析，得出溫度分布后再將溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)返回到自編子程序，對(duì)黏滯生熱強(qiáng)度和溫度場(chǎng)進(jìn)行迭代計(jì)算，從而得出橡膠材料和減振元件各位置的溫升歷程。
8.2建模
abaqus/cae操作
8.3賦材料屬性
鋼：
CAE操作：
inp文件：
*Material, name=ste*Conductivity43.
展開 燃?xì)廨?em>機(jī)疲勞分析
我最近在做燃?xì)廨?em>機(jī)拉桿轉(zhuǎn)子的疲勞分析。
頻繁啟動(dòng)和停車導(dǎo)致轉(zhuǎn)子疲勞，在做分析的時(shí)候應(yīng)該加載哪些載荷呢？
僅僅考慮啟動(dòng)和停車階段，不考慮正常運(yùn)行階段，
如果哪位了解的話希望能給我?guī)椭x謝！
基于ANSYS的礦用掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)振動(dòng)疲勞分析方法
摘 要：掘進(jìn)機(jī)截割過(guò)程易受到強(qiáng)沖擊載荷而導(dǎo)致回轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)疲勞現(xiàn)象，對(duì)作業(yè)的可靠性和穩(wěn)定性影響較大。經(jīng)分析掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)的作業(yè)原理，依據(jù)Palmgram-Miner疲勞判斷法則，利用ANSYS仿真軟件對(duì)回轉(zhuǎn)臺(tái)振動(dòng)疲勞情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明：回轉(zhuǎn)臺(tái)X軸向的振動(dòng)對(duì)回轉(zhuǎn)臺(tái)疲勞損傷影響較大，通過(guò)減振能夠較好的提升回轉(zhuǎn)臺(tái)的整體壽命；回轉(zhuǎn)臺(tái)與油缸連接的4個(gè)銷軸位置易產(chǎn)生疲勞損壞現(xiàn)象，最小循環(huán)載荷為38 965次；仿真結(jié)果與現(xiàn)實(shí)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(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改進(jìn)的參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī);回轉(zhuǎn)臺(tái);ANSYS;振動(dòng)疲勞;
0前言
掘進(jìn)機(jī)是煤炭業(yè)機(jī)械化高效快速掘進(jìn)的關(guān)鍵裝備之一，承擔(dān)著截割、裝載運(yùn)輸以及操作等諸多任務(wù)，適用于多種復(fù)雜的工作環(huán)境。采掘技術(shù)及其裝備水平是保障礦企高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵措施，也直接著煤礦開采的能力和安全。回轉(zhuǎn)臺(tái)作為掘進(jìn)機(jī)截割臂運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)與承載部件，受到截割力的強(qiáng)沖擊載荷作用，易引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良振動(dòng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形、開裂等失效現(xiàn)象，極大的影響著掘進(jìn)作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。因此，通過(guò)分析掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)作業(yè)原理，結(jié)合疲勞分析理論和可靠性理論，運(yùn)用ANSYS系統(tǒng)對(duì)回轉(zhuǎn)臺(tái)振動(dòng)疲勞進(jìn)行仿真分析，從而對(duì)回轉(zhuǎn)臺(tái)的使用壽命進(jìn)行合理化預(yù)估，以期進(jìn)一步提升掘進(jìn)作業(yè)安全性。同時(shí)，也為回轉(zhuǎn)臺(tái)及相關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)提供了新的技術(shù)支持。
1 回轉(zhuǎn)臺(tái)作業(yè)原理與疲勞分析方法
礦用掘進(jìn)機(jī)是當(dāng)前煤礦機(jī)械化智能掘進(jìn)的關(guān)鍵裝備，主要由截割部、行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)臺(tái)以及冷卻機(jī)構(gòu)等部分所構(gòu)成，能夠滿足井下復(fù)雜環(huán)境的煤礦開采要求。通過(guò)各油缸的伸縮驅(qū)使回轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)作，進(jìn)而帶動(dòng)截割臂旋轉(zhuǎn)和抬高，使截割頭針對(duì)工作面不同方位進(jìn)行截割。回轉(zhuǎn)臺(tái)是驅(qū)使截割臂動(dòng)作的基礎(chǔ)裝置，對(duì)作業(yè)回轉(zhuǎn)角以及采掘面積的影響較大。掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)作示意圖如圖1所示。
展開 基于ANSYS Workbench 2021R1疲勞機(jī)的模態(tài)分析 ￥50
針對(duì)疲勞試驗(yàn)機(jī)的模型分析
幾何模型
有限元模型
模態(tài)結(jié)果
附件包括 workbench2021文件
