振動(dòng)疲勞的案例
飛機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞問題 附結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析姚衛(wèi)星下載
20世紀(jì)60年代CRANDALL和70年代國(guó)內(nèi)航空領(lǐng)域提出的振動(dòng)疲勞研究反映了這一發(fā)展趨勢(shì)。
疲勞可以分為常規(guī)疲勞、斷裂疲勞以及振動(dòng)疲勞，它們分別以彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)。三種疲勞破壞沒有本質(zhì)的差異，只是研究方法和分析疲勞時(shí)考慮的因素不一樣，同時(shí)也反映了疲勞研究不斷發(fā)展與精確化的過程。
由于近代工業(yè)水平的快速發(fā)展，各種機(jī)械設(shè)備之中存在大量的振動(dòng)問題，因振動(dòng)引起的疲勞破壞問題日益突出，進(jìn)一步推動(dòng)了發(fā)展以結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)為理論基礎(chǔ)的振動(dòng)疲勞研究階段。19世紀(jì)50年{BANNED}始，隨機(jī)振動(dòng)理論與方法在航空航天工業(yè)中開始應(yīng)用。1963年首先提出了振動(dòng)疲勞的定義，它指出：“振動(dòng)疲勞是指振動(dòng)載荷作用下產(chǎn)生的具有不可逆且累積性的結(jié)構(gòu)損傷或破壞。”這一定義對(duì)于常規(guī)疲勞強(qiáng)度理論并沒有帶來(lái)顯著的改變，也沒有涉及振動(dòng)疲勞現(xiàn)象的動(dòng)力學(xué)本質(zhì)。
20世紀(jì)70年由于發(fā)展加速振動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)的需要，國(guó)內(nèi)工程技術(shù)人員就已經(jīng)提出了振動(dòng)疲勞這一新的概念。隨后陸續(xù)有研究人員對(duì)振動(dòng)疲勞強(qiáng)度這一新的問題展開了一系列相關(guān)方面的研究，但研究?jī)?nèi)容主要集中在振動(dòng)疲勞的基本定義、振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算方法以及振動(dòng)與疲勞裂紋相互影響等方面。姚起杭等人認(rèn)為 “振動(dòng)疲勞是結(jié)構(gòu)所受動(dòng)態(tài)交變載荷（如振動(dòng)、沖擊、噪聲載荷等）的頻率分布與結(jié)構(gòu)固有頻率分布具有交集或相接近，從而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振所導(dǎo)致的疲勞破壞現(xiàn)象，也可以直接說成是結(jié)構(gòu)受到重復(fù)載荷作用激起結(jié)構(gòu)共振所導(dǎo)致的疲勞破壞。
所以，只有結(jié)構(gòu)在共振帶寬內(nèi)或其附近受到激勵(lì)導(dǎo)致的共振破壞才屬于振動(dòng)疲勞破壞，否則都屬于靜態(tài)疲勞問題。孫偉在其學(xué)位論文中將振動(dòng)疲勞定義為：“當(dāng)振動(dòng)頻率與結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率相當(dāng)時(shí)，即可視為振動(dòng)疲勞問題。如果頻率遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率時(shí)（頻率在幾或十幾），就是普通疲勞問題。
展開 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能優(yōu)化
電動(dòng)汽車動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能優(yōu)化
VibrationFatigue Optimization for Electric Vehicle Power Battery
摘 要：基于整車運(yùn)行工況及動(dòng)力電池安全相關(guān)法規(guī)要求，需對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行振動(dòng)疲勞性能驗(yàn)證。采用標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)載荷及疲勞分析軟件，可根據(jù)流程實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞數(shù)值仿真分析。通過分析動(dòng)力電池模態(tài)初步判斷振動(dòng)疲勞風(fēng)險(xiǎn)部件，并為頻響分析提供支持；通過頻響分析初步判斷風(fēng)險(xiǎn)工況，并為振動(dòng)疲勞提供計(jì)算輸入；振動(dòng)疲勞分析發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)位置，具體壽命及需整改區(qū)域。使用Altair軟件OptiStruct形貌優(yōu)化對(duì)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行分析，確認(rèn)優(yōu)化方向及優(yōu)化效果；結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)部件，模態(tài)分析驗(yàn)證了形貌優(yōu)化及設(shè)計(jì)的正確性。對(duì)優(yōu)化后動(dòng)力電池頻響及振動(dòng)疲勞性能分析，動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞滿足預(yù)設(shè)指標(biāo)，使用形貌優(yōu)化方法提高動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能是有效的。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車，動(dòng)力電池，振動(dòng)疲勞，OptiStruct，頻響。
Abstract:Power Battery vibration fatigue performance is important to thevehicle, and the safety requirement of Power Battery is set up in manycountries, such as GB/T31467, etc.
展開 CAE技術(shù)在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能上的應(yīng)用
（頻響及振動(dòng)疲勞驗(yàn)證 ）
結(jié)論
針對(duì)分析中發(fā)現(xiàn) Z 向振動(dòng)上蓋性能不滿足要求的情況，采用形貌優(yōu)化方法，在電池上蓋加筋，一階模態(tài)頻率提高 53.9%；經(jīng)過上蓋加 17 對(duì)稱長(zhǎng)筋和 2 橫筋方法，電池第一階模態(tài)提高72.3%，達(dá)到 40Hz 以上。優(yōu)化前后頻響結(jié)果最高提高 48dB，并在振動(dòng)疲勞載荷較大區(qū)間（5-50Hz）得到有效降低。優(yōu)化后電池振動(dòng)疲勞壽命提高 11.6 倍，達(dá)到預(yù)計(jì)設(shè)定 2e+5 目標(biāo)，驗(yàn)證了形貌優(yōu)化提高電池振動(dòng)疲勞性能的有效性。
通過對(duì)動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能的分析優(yōu)化，我們可以看出合理運(yùn)用CAE仿真技術(shù)，能有效幫助企業(yè)解決產(chǎn)品安全性和可靠性的問題，提升產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)。有限元科技依托十余年CAE仿真技術(shù)背景和工程經(jīng)驗(yàn)，始終堅(jiān)持以客戶為中心，為客戶提供有效服務(wù)，持續(xù)為客戶創(chuàng)造價(jià)值進(jìn)而成就客戶。選擇有限元科技，為行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造無(wú)限可能。
來(lái)源：引用Altair 2017 技術(shù)大會(huì)論文集
展開 CAE技術(shù)在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池振動(dòng)疲勞性能上的應(yīng)用
（頻響及振動(dòng)疲勞驗(yàn)證 ）
結(jié)論
針對(duì)分析中發(fā)現(xiàn) Z 向振動(dòng)上蓋性能不滿足要求的情況，采用形貌優(yōu)化方法，在電池上蓋加筋，一階模態(tài)頻率提高 53.9%；經(jīng)過上蓋加 17 對(duì)稱長(zhǎng)筋和 2 橫筋方法，電池第一階模態(tài)提高72.3%，達(dá)到 40Hz 以上。優(yōu)化前后頻響結(jié)果最高提高 48dB，并在振動(dòng)疲勞載荷較大區(qū)間（5-50Hz）得到有效降低。優(yōu)化后電池振動(dòng)疲勞壽命提高 11.6 倍，達(dá)到預(yù)計(jì)設(shè)定 2e+5 目標(biāo)，驗(yàn)證了形貌優(yōu)化提高電池振動(dòng)疲勞性能的有效性。
來(lái)源：引來(lái)源：引用Altair 2017 技術(shù)大會(huì)論文集，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明，如涉及作品版權(quán)問題，請(qǐng)聯(lián)系我們刪除或做相關(guān)處理！
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聯(lián)合ABAQUS與Fe-safe的隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析（隨機(jī)疲勞理論及有限元軟件操作講解） ￥25
4.3.2 隨機(jī)振動(dòng)分析結(jié)果
由Abaqus計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)，獲得均方根（RMS）應(yīng)力，Mises均方根應(yīng)力如圖9所示。最大應(yīng)力位置出現(xiàn)在靠近固定的拐角處。故振動(dòng)疲勞分析重點(diǎn)留意此區(qū)域附近。
4.3.3 隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析結(jié)果
使用fe-safe計(jì)算振動(dòng)疲勞壽命，獲得算例最短的振動(dòng)時(shí)間 T=10E+4.52=33113秒 ，算例模型中最短壽命區(qū)域與隨機(jī)振動(dòng)分析結(jié)果相吻合。
5. 結(jié)論
本文介紹隨機(jī)疲勞壽命分析的基礎(chǔ)理論，并使用有限元軟件ABAQUS與Fe-safe聯(lián)合仿真技術(shù)，在基于PSD譜上，對(duì)某一啞鈴狀板梁進(jìn)行了隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命仿真分析，同時(shí)也介紹了該聯(lián)合仿真分析的流程。在分析結(jié)果中，對(duì)比了隨機(jī)振動(dòng)仿真的RMS計(jì)算結(jié)果和fe-safe隨機(jī)疲勞壽命的計(jì)算結(jié)果，評(píng)估分析結(jié)果的可信度。此疲勞仿真分析技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的開發(fā)有著重要的幫助，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段有效控制其疲勞壽命, 指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。
此外，后期我會(huì)補(bǔ)充一些實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用案例，為讀者在解決實(shí)際的工程問題中提供一定的參考,敬請(qǐng)期待！
參考文獻(xiàn)
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[3] 楊萬(wàn)均，施榮明. 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力幅值的分布規(guī)律[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2011，27(6)
[4] 李西順. 基于OptiStruct的電動(dòng)汽車電池包振動(dòng)疲勞分析. Altair技術(shù)大會(huì)優(yōu)秀論文
[5] 達(dá)索公司. Abaqus Analysis User's Manual.
展開 基于Ncode的新能源汽車電池包隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析
圖8 損傷結(jié)果
圖9 壽命結(jié)果
圖10 應(yīng)力均方根
四、結(jié)果評(píng)價(jià)
對(duì)電池包支架進(jìn)行振動(dòng)疲勞分析，可以將電池包振動(dòng)疲勞分析整個(gè)流程固化下來(lái)，包括PSD載荷、求解參數(shù)設(shè)置等，若后續(xù)需要更新模型或材料，直接在此模型上進(jìn)行修改即可完成振動(dòng)疲勞分析；通過分析可以預(yù)測(cè)電池包的支架疲勞損傷是否滿足要求，如本例中根據(jù)《GBT 31467.3-2015 電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第3部分 安全性要求與測(cè)試方法》中7.1振動(dòng)疲勞法規(guī)要求，按規(guī)定的功率譜密度及仿真時(shí)間，電池包總損傷為0.848。小于1，理論滿足法規(guī)要求。
最后，歡迎通過公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
展開 電動(dòng)車動(dòng)力電池包的隨機(jī)振動(dòng)疲勞仿真分析案例
車載動(dòng)力電池包在電動(dòng)汽車行駛過程中承受著振動(dòng)載荷的持續(xù)作用，因此振動(dòng)試驗(yàn)是電池包可靠性試驗(yàn)中的重要部分。動(dòng)力電池包作為電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能裝置，在可靠性發(fā)生失效的情況下，尤其是當(dāng)一些關(guān)鍵部件或結(jié)構(gòu)失效（例如出現(xiàn)松動(dòng)、斷裂等情況）時(shí)，電池單體或者模組將發(fā)生位移、晃動(dòng)或者被擠壓的情況，這將進(jìn)一步造成相關(guān)部件的加速損壞，導(dǎo)致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發(fā)電池性能衰減，管理系統(tǒng)失效、電能中斷或起火爆炸等情況的發(fā)生。因此動(dòng)力電池包的振動(dòng)試驗(yàn)也與安全性緊密相關(guān)，一直是動(dòng)力電池測(cè)試評(píng)價(jià)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。本文利用通用疲勞壽命分析軟件Alphatigue進(jìn)行電池包的隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析。
1.有限元仿真模型
頻率響應(yīng)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(jìn)行連接，模型總計(jì)18473個(gè)單元和18622個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖1所示。
圖1 車載動(dòng)力電池包的有限元模型
2.電池包隨機(jī)振動(dòng)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(jī)振動(dòng)疲勞分析流程，如圖2所示。一個(gè)完整的隨機(jī)振動(dòng)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(duì)電池包隨機(jī)振動(dòng)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(gè)Section，如圖3所示。加載位置為電池包與車體連接點(diǎn)位置。
展開 頻域振動(dòng)疲勞計(jì)算的最新技術(shù)（二）
頻域振動(dòng)疲勞計(jì)算的最新技術(shù)（二）
MSC Nastran的頻域振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)(NEVF)的工程應(yīng)用
概述
在《振動(dòng)疲勞計(jì)算的最新技術(shù)（一）》里，我們比較了準(zhǔn)靜態(tài)、時(shí)域振動(dòng)和頻域振動(dòng)三種疲勞損傷計(jì)算方法以及它們的適用范圍， 并介紹了MSC
Nastran最新推出的頻域振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)(NEVF)的功能及其技術(shù)突破與優(yōu)勢(shì)。本文介紹MSC
Nastran的頻域振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)(NEVF)的實(shí)際工程應(yīng)用。
北美商用車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)巨頭納威司達(dá)（Navistar）公司利用NEVF對(duì)某裝在冷卻模塊頂部的散熱器托架進(jìn)行了疲勞損傷和壽命計(jì)算，該托架承受載荷是正弦掃描和振動(dòng)臺(tái)隨機(jī)的組合載荷。納威司達(dá)公司在2017年6月瑞典斯德歌爾摩召開的
NAFEMS 國(guó)際會(huì)議上發(fā)表了其研究結(jié)果。這個(gè)應(yīng)用案例具有普遍性，其它行業(yè)可以借鑒和參考。
正弦掃描 + 隨機(jī)振動(dòng)的疲勞分析（納威司達(dá)（Navistar），Ramesh Gannamani）[1]
20世紀(jì)80年代已經(jīng)出現(xiàn)有效計(jì)算寬帶隨機(jī)振動(dòng)的方法，而且商業(yè)軟件（比如MSC Nastran）中提供了應(yīng)力響應(yīng)的功率普密度計(jì)算功能，也有了時(shí)間歷程的雨流計(jì)數(shù)法以及疲勞損傷的預(yù)測(cè)手段。但是在日常的開發(fā)設(shè)計(jì)中，仍然存在一些問題和局限。
首先，對(duì)于大型計(jì)算模型，為了進(jìn)行疲勞分析，必須生成和儲(chǔ)存應(yīng)力傳遞函數(shù)，這些文件非常龐大。作為一種后處理的疲勞壽命計(jì)算，對(duì)于大型計(jì)算模型來(lái)說很困難。另外，不能實(shí)現(xiàn)隨機(jī)載荷與確定載荷的組合也是一個(gè)實(shí)際的瓶頸，而類似MILHDBK-810G的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測(cè)試普遍需要該項(xiàng)功能（圖1）。幸運(yùn)的是MSC
Nastran最新推出的頻域振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)(NEVF)能夠很好地克服這個(gè)瓶頸。
展開 隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析實(shí)例-ncode ￥15
為什么要進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析？
如何進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析？
2.1 頻率響應(yīng)計(jì)算
計(jì)算頭文件設(shè)置
2.2 ncode隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析
有限元結(jié)果
載荷
材料
疲勞計(jì)算模塊設(shè)置
1.為什么要進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析？
汽車行駛中路面的隨機(jī)激勵(lì)會(huì)引起結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫振動(dòng)，路試和用戶反饋出的汽車構(gòu)件及焊縫開裂損壞的情況中，大部分是疲勞破壞。對(duì)路面激勵(lì)比較敏感的構(gòu)件在前期開發(fā)過程中進(jìn)行強(qiáng)度及疲勞壽命的分析顯得尤為重要，及時(shí)為產(chǎn)品開發(fā)提供技術(shù)指導(dǎo)和設(shè)計(jì)參考。
2.如何進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析？
下面以電池包振動(dòng)疲勞分析為例描述隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析的過程（ncode15.0）。
隨機(jī)振動(dòng)分析是模擬汽車行駛時(shí)路面凹凸不平造成Pack經(jīng)歷這種隨機(jī)振動(dòng)的載荷工況時(shí)的疲勞壽命。
按照"GB/T31467.3-7.1振動(dòng)"一條要求，蓄電池包需要在振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行三個(gè)方向上振動(dòng)試驗(yàn)，測(cè)試從Z軸開始，然后是Y軸，最后是X軸。每個(gè)方向的測(cè)試時(shí)間是21個(gè)小時(shí)。
注1：z方向一般比y向工況嚴(yán)苛，y比x嚴(yán)苛。從最嚴(yán)苛方向開始做可以在最短時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，避免不必要的測(cè)試。但是在仿真計(jì)算中，由于采用的miner線性疲勞方法，載荷順序不影響壽命計(jì)算結(jié)果。
注2：21小時(shí)測(cè)試時(shí)間與10年或24萬(wàn)公里使用時(shí)間對(duì)應(yīng)。
案例
第一步：頻率響應(yīng)計(jì)算(nastran或optistruct)，分別計(jì)算支架在三個(gè)方向單位動(dòng)態(tài)激勵(lì)下的應(yīng)力
結(jié)果中可以看到在共振峰位置頻率分別率得到了細(xì)化。
第二步：利用上面計(jì)算的頻率響應(yīng)應(yīng)力結(jié)果計(jì)算疲勞。
疲勞分析五框圖
1.有限元分析結(jié)果
拖入FE Input，雙擊可載入模型頻率響應(yīng)有限元結(jié)果。
展開 葉身表面條帶對(duì)葉片振動(dòng)疲勞性能影響分析
葉片振動(dòng)疲勞試驗(yàn)是綜合考核產(chǎn)品使用性能的有效方法之一，因此，急需開展相關(guān)振動(dòng)疲勞測(cè)試工作，確定斷裂產(chǎn)生的原因和斷口性質(zhì)，為后續(xù)處理類似問題提供支撐。
圖1 帶有條帶痕跡的鈦合金葉片
試驗(yàn)方法
振動(dòng)疲勞檢測(cè)
選取某級(jí)葉片中含條帶葉片30 片，編號(hào)1
#～ 30
#分為A、B 兩組，每組各15 片分別進(jìn)行振動(dòng)疲勞檢測(cè)。A 組：含有一條貫穿條帶的葉片；B 組：含有一條未貫穿條帶的葉片。
熒光檢測(cè)
對(duì)振動(dòng)疲勞有裂紋葉片進(jìn)行熒光檢測(cè)，確定裂紋部位。
開裂葉片斷口分析
將振動(dòng)疲勞有裂紋的葉片進(jìn)行裂紋斷口分析。
試驗(yàn)結(jié)果與分析
條帶葉片的振動(dòng)疲勞檢測(cè)
采用榫頭固持狀態(tài)考核A 組、B 組的某級(jí)轉(zhuǎn)子葉片的1 ～3 階頻率，測(cè)量3 片葉片的一階彎曲振動(dòng)應(yīng)力分布，確定最大振動(dòng)應(yīng)力位置，最后考核A 組、B 組的某級(jí)轉(zhuǎn)子葉片一階模態(tài)下的中值振動(dòng)疲勞壽命(榫頭開裂為無(wú)效葉片)。
圖2 夾緊力與固有頻率關(guān)系圖
⑴葉片固有頻率測(cè)試。葉片正式測(cè)頻之前先確定夾緊力矩大小，夾緊力矩的大小由試驗(yàn)確定。夾緊力矩與固有頻率關(guān)系如圖2 所示，當(dāng)試驗(yàn)系統(tǒng)不變時(shí)，對(duì)葉片逐漸加大夾緊力矩(橫向頂緊葉片的螺栓的夾緊力矩)，葉片固有頻率值會(huì)逐漸升高，而當(dāng)夾緊力加到某一定值時(shí)，固有頻率不再升高，此時(shí)的夾緊力矩即為葉片頻率測(cè)試的夾緊力矩。本次試驗(yàn)夾緊力矩為60N.m。葉片固有頻率測(cè)試通過錘擊法，經(jīng)過傳遞函數(shù)分析完成葉片1 ～3 階固有頻率測(cè)試。
⑵葉片應(yīng)力分布。在一階彎曲頻率下測(cè)量葉片表面的應(yīng)力分布，確定應(yīng)力最大區(qū)域。應(yīng)變片貼在振動(dòng)應(yīng)力較大的地方，即葉片葉盆的進(jìn)、排氣邊緣，葉背的中部。本試驗(yàn)應(yīng)變片粘貼位置如圖3 所示。
將貼好應(yīng)變片的葉片分別安裝到電磁振動(dòng)臺(tái)上，調(diào)整振動(dòng)臺(tái)的激振力大小，使之達(dá)到一彎共振狀態(tài)，記錄數(shù)據(jù)。
展開 葉身表面條帶對(duì)葉片振動(dòng)疲勞性能影響分析
葉片振動(dòng)疲勞試驗(yàn)是綜合考核產(chǎn)品使用性能的有效方法之一，因此，急需開展相關(guān)振動(dòng)疲勞測(cè)試工作，確定斷裂產(chǎn)生的原因和斷口性質(zhì)，為后續(xù)處理類似問題提供支撐。
圖1 帶有條帶痕跡的鈦合金葉片
試驗(yàn)方法
振動(dòng)疲勞檢測(cè)
選取某級(jí)葉片中含條帶葉片30 片，編號(hào)1#～30#分為A、B 兩組，每組各15 片分別進(jìn)行振動(dòng)疲勞檢測(cè)。A 組：含有一條貫穿條帶的葉片；B 組：含有一條未貫穿條帶的葉片。
熒光檢測(cè)
對(duì)振動(dòng)疲勞有裂紋葉片進(jìn)行熒光檢測(cè)，確定裂紋部位。
開裂葉片斷口分析
將振動(dòng)疲勞有裂紋的葉片進(jìn)行裂紋斷口分析。
試驗(yàn)結(jié)果與分析
條帶葉片的振動(dòng)疲勞檢測(cè)
采用榫頭固持狀態(tài)考核A 組、B 組的某級(jí)轉(zhuǎn)子葉片的1 ～3 階頻率，測(cè)量3 片葉片的一階彎曲振動(dòng)應(yīng)力分布，確定最大振動(dòng)應(yīng)力位置，最后考核A 組、B 組的某級(jí)轉(zhuǎn)子葉片一階模態(tài)下的中值振動(dòng)疲勞壽命(榫頭開裂為無(wú)效葉片)。
⑴葉片固有頻率測(cè)試。葉片正式測(cè)頻之前先確定夾緊力矩大小，夾緊力矩的大小由試驗(yàn)確定。夾緊力矩與固有頻率關(guān)系如圖2 所示，當(dāng)試驗(yàn)系統(tǒng)不變時(shí)，對(duì)葉片逐漸加大夾緊力矩(橫向頂緊葉片的螺栓的夾緊力矩)，葉片固有頻率值會(huì)逐漸升高，而當(dāng)夾緊力加到某一定值時(shí)，固有頻率不再升高，此時(shí)的夾緊力矩即為葉片頻率測(cè)試的夾緊力矩。本次試驗(yàn)夾緊力矩為60N.m。葉片固有頻率測(cè)試通過錘擊法，經(jīng)過傳遞函數(shù)分析完成葉片1 ～3 階固有頻率測(cè)試。
圖2 夾緊力與固有頻率關(guān)系圖
⑵葉片應(yīng)力分布。在一階彎曲頻率下測(cè)量葉片表面的應(yīng)力分布，確定應(yīng)力最大區(qū)域。應(yīng)變片貼在振動(dòng)應(yīng)力較大的地方，即葉片葉盆的進(jìn)、排氣邊緣，葉背的中部。本試驗(yàn)應(yīng)變片粘貼位置如圖3 所示。
展開 
頻域振動(dòng)疲勞計(jì)算的最新技術(shù)（一）
MSC Nastran Embedded Vibration Fatigue (NEVF)介紹
概述
疲勞損傷計(jì)算方法主要有準(zhǔn)靜態(tài)方法、時(shí)域振動(dòng)方法和頻域振動(dòng)方法。
本文首先對(duì)這三種方法進(jìn)行了描述和比較，闡述了頻域振動(dòng)疲勞計(jì)算的優(yōu)異性。并在介紹了利用功率普密度進(jìn)行頻域疲勞分析具有足夠精度的研究結(jié)果基礎(chǔ)上，介紹MSC
Nastran最新推出的頻域振動(dòng)疲勞壽命預(yù)測(cè)(NEVF)的功能及技術(shù)突破。在稍后發(fā)布的頻域振動(dòng)疲勞計(jì)算的最新技術(shù)系列文章（二）和(三)里，
我們還將詳細(xì)闡述頻域振動(dòng)的理論以及頻域的FEM振動(dòng)計(jì)算。
疲勞損傷計(jì)算方法
A)準(zhǔn)靜態(tài)分析法
將載荷的時(shí)間歷程進(jìn)行靜態(tài)分析(SOL 101)，得出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力時(shí)間歷程分布，然后把多通道的載荷線形疊加后進(jìn)行疲勞分析。疲勞損傷主要是來(lái)自于局部的應(yīng)力集中。
當(dāng)激勵(lì)載荷的頻率遠(yuǎn)小于所分析結(jié)構(gòu)的固有頻率時(shí)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)可以忽略，比如，對(duì)于一般車輛疲勞試驗(yàn)路面，波長(zhǎng)和車速已知，來(lái)自路面的載荷頻率通常小于6Hz，遠(yuǎn)小于白車身的固有頻率，準(zhǔn)靜態(tài)法適用。
B)時(shí)域振動(dòng)分析法
當(dāng)疲勞路面為激勵(lì)共振路面（如鵝卵石和搓板路面）時(shí)，路面波長(zhǎng)比較短，在車輛達(dá)到一定速度時(shí)加載頻率顯著提高，有必要考慮其動(dòng)力響應(yīng)。動(dòng)態(tài)載荷會(huì)引起共振（局部共振，整體共振）。發(fā)生振動(dòng)的結(jié)構(gòu)疲勞損傷，經(jīng)常是局部振動(dòng)和應(yīng)力集中兩種因素的共同作用的結(jié)果，這是只考慮應(yīng)力集中一項(xiàng)因素的準(zhǔn)靜態(tài)法所難以對(duì)應(yīng)的。
在高于結(jié)構(gòu)固有頻率的載荷下進(jìn)行疲勞損傷評(píng)價(jià)，為了考慮結(jié)構(gòu)振動(dòng)引起的疲勞破壞，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)載荷下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析。但是，對(duì)于具有幾十萬(wàn)個(gè)單元的白車身級(jí)別的時(shí)域疲勞分析(SOL 109， SOL 112)，即使只對(duì)線性系統(tǒng)進(jìn)行幾十秒的瞬態(tài)分析也很難完成。
展開 結(jié)構(gòu)振動(dòng)、沖擊、碰撞計(jì)算、動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)、振動(dòng)疲勞分析與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M
3、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法與計(jì)算設(shè)置原理
4、結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化原理
5、結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化的分析系統(tǒng)
工程實(shí)例-1：基于FEM-GA（有限元-遺傳算法）的主軸振動(dòng)特性優(yōu)化計(jì)算
工程實(shí)例-2：基于動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)的多盤轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速提升方法
結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算
1、隨機(jī)振動(dòng)疲勞背景
2、疲勞計(jì)算方法對(duì)比
3、S-N曲線的描述
4、疲勞累積損傷理論
5、基于頻域法的結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命分析原理
6、結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命分析流程
7、基于AWB-Ncode的振動(dòng)疲勞計(jì)算方法
工程實(shí)例-1：自行車前叉振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算
備注
1、開課前老師會(huì)針對(duì)學(xué)員反饋的技術(shù)問題進(jìn)行分析，對(duì)共性問題在課堂中老師會(huì)與學(xué)員共同分析探討、個(gè)性問題將在課下單獨(dú)交流。
展開 7月9-11日 直播+線下 | 結(jié)構(gòu)振動(dòng)、沖擊、碰撞計(jì)算、動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)、振動(dòng)疲勞分析與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M”專題
4、基于位移輸入的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M技術(shù)
工程實(shí)例-1：基于加速度輸入的結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)
工程實(shí)例-2：基于位移輸入的結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)過程的時(shí)域仿真計(jì)算方法
結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化
1、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
2、優(yōu)化設(shè)計(jì)中常用術(shù)語(yǔ)
3、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法與計(jì)算設(shè)置原理
4、結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化原理
5、結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化的分析系統(tǒng)
工程實(shí)例-1：軸承結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率和振動(dòng)響應(yīng)優(yōu)化計(jì)算
工程實(shí)例-2：通過動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)提高多盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速
結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算
1、隨機(jī)振動(dòng)疲勞背景
2、疲勞計(jì)算方法對(duì)比
3、S-N曲線的描述
4、疲勞累積損傷理論
5、基于頻域法的結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命分析原理
6、結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命分析流程
7、基于AWB-Ncode的振動(dòng)疲勞計(jì)算方法
工程實(shí)例-1：自行車前叉振動(dòng)疲勞壽命計(jì)算
備注
1、開課前老師會(huì)針對(duì)學(xué)員反饋的技術(shù)問題進(jìn)行分析，對(duì)共性問題在課堂中老師會(huì)與學(xué)員共同分析探討
展開 顯卡隨機(jī)振動(dòng)疲勞仿真計(jì)算
電子產(chǎn)品在使用過程中，難免會(huì)受到各種形式的振動(dòng)沖擊，這類激勵(lì)通常具有隨機(jī)性和不確定性，迫使產(chǎn)品局部承受較大交變應(yīng)力進(jìn)而引起振動(dòng)疲勞失效。本文將以顯卡模型為例，闡述如何使用ANSYS Mechanical聯(lián)合ANSYS nCode DesignLife進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞仿真。
大咖慧網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)
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(jī)振動(dòng)載荷下支撐構(gòu)件疲勞壽命評(píng)估、PCB電路板中的焊點(diǎn)可靠性分析、PCB電路板疲勞壽命分析內(nèi)容，不容錯(cuò)過。
報(bào)名方式
案例背景描述
計(jì)算幾何為簡(jiǎn)化的顯卡模型，見下圖。PCB板、金屬支架材料為結(jié)構(gòu)鋼，其余構(gòu)件簡(jiǎn)化為鋁合金。金屬支架左側(cè)3端面固定支撐，隨機(jī)振動(dòng)載荷類型為G加速度譜，方向?yàn)閅向，具體數(shù)值見圖，計(jì)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(jì)算效率，本例采用MSUP諧響應(yīng)分析聯(lián)合nCode進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)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(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞計(jì)算時(shí)，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(xù)提交計(jì)算時(shí)，軟件會(huì)提示沒有材料數(shù)據(jù)，無(wú)法進(jìn)行求解計(jì)算。
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