重型機械強度與疲勞
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重型機械強度與疲勞的視頻教程
Hypermesh_Nastran_Femfat整車模態剛強度疲勞分析
Hypermesh前處理工程師培訓，剛強度CAE工程師培訓，碰撞安全CAE工程師培訓。本課程內容唯一指定學習討論群<承結構力學仿真培訓二期群(qq群：252441970)>，模型文件請進群下載,相關課程資料見課程附件。
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重型機械強度與疲勞的實例教程
1.疲勞強度的基本概念
機械零件在工作時，往往受到力的作用。若強度不足，則可能引起零件斷裂或過度塑性變形等失效。因此，強度條件是設計機械零件時必須滿足的設計準則。通用機械零件的強度計算分為靜應力強度和變應力強度兩個范疇。應力按其隨時間變化的特性不同，可分為靜應力和變應力，應力的大小和方向不隨時間變化或變化緩慢的應力稱為靜應力；隨時間變化較為明顯的稱為變應力。在靜應力作用下的零件，可以根據材料力學的知識進行靜強度條件設計；在變應力作用下的零件，應按疲勞強度條件設計。
1.1.應力循環特性
具有周期性的變應力稱為循環變應力，否則稱為隨機變應力。循環變應力分為穩定循環變應力和規律性不穩定循環變應力兩種。穩定循環變應力又有三種基本類型：對稱循環變應力、脈動循環變應力和一般循環變應力。
變應力特性可用最大應力σmax、最小應力σmin、平均應力σm、應力幅σa和應力比r（應力循環特性系數）5個基本參數來描述。
其中，σmax和σmin分別表示最大和最小應力（正應力）。
1）對于對稱循環變應力，σm=0，σmax=σa=-σmin，r=-1；
2）對于脈動循環變應力，σm=σa，σmin=0，r=0；
3）對于靜應力，σa=0，σmax=σmin=σm，r=1。
在這些循環變應力中，對稱循環變應力對機械零件的破壞力最大。
1.2.材料的疲勞特性
在變應力作用下，機械零件的主要失效形式是疲勞斷裂。疲勞斷裂是與應力循環次數有關的斷裂。
疲勞失效往往是在沒有明顯預兆的情況下突然發生的，因此常常造成嚴重的事故。據統計，飛機、車輛和機器中發生的事故有很大比例是疲勞失效造成的。因此，對于在變應力作用下的零件進行疲勞強度計算是非常必要的。
展開 比較而言，碳是影響材料強度的最主要因素。而一些在鋼中形成夾雜物的雜質元素則對疲勞強度產生不利影響。
6. 熱處理和顯微組織的影響
不同的熱處理狀態會得到不同的顯微組織，因此，熱處理對疲勞強度的影響，實質上就是顯微組織的影響。同一成分的材料，由于熱處理不同，雖然可以得到相同的靜強度，但由于組織的不同，疲勞強度可在相當大的范圍內變化。
在相同的強度水平時，片狀珠光體的疲勞強度明顯要低于粒狀珠光體。同是粒狀珠光體，其滲碳體顆粒越細小，則疲勞強度越高。
顯微組織對材料疲勞性能的影響，除了和各種組織本身的機械性能特性有關外，還和晶粒度以及復合組織中組織的分布特征有關。細化晶粒可提高材料的疲勞強度。
7. 夾雜物的影響
夾雜物本身或由它而產生的孔洞相當于微小缺口，在交變載荷作用下將產生應力集中和應變集中，成為疲勞斷裂的裂紋源，對材料的疲勞性能造成不良影響。夾雜物對疲勞強度的影響不僅取決于夾雜物的種類、性質、形狀、大小、數量和分布，而且還取決于材料的強度水平以及外加應力水平及狀態等因素。
不同類型的夾雜物其機械和物理性能不同，和母材性能之間的差異不同，對疲勞性能的影響也不同。一般說來，易變形的塑性夾雜物（如硫化物）對鋼的疲勞性能影響較小，而脆性夾雜物（如氧化物、硅酸鹽等）則有較大的危害。比基體膨脹系數大的夾雜物）因在基體中產生壓應力而影響小，而比基體膨脹系數小的夾雜物因在基體中產生拉應力而影響大。
夾雜物與母材結合的緊密程度也會影響疲勞強度。硫化物易于變形，和母材結合緊密，而氧化物易于脫離母材，造成應力集中。由此可知，從夾雜物的類型來說，硫化物的影響較小，而氧化物、氮化物和硅酸鹽等則是危害較大的。
展開 二、simscape仿真
仿真視頻如下：
液壓控制機械臂simscape仿真
一、重型機械行業面臨的挑戰
此行業制造商面臨著許多挑戰，首先是世界各地實施的環境法規不斷增多，可持續建筑實踐、改善空氣質量和減少排放已成為產品設計和開發背后的主要驅動力，健康和安全標準也在不斷發展，給已經面臨熟練勞動力短缺問題的制造商帶來了新的負擔。
二、為什么使用Visual Components進行模擬？
使用Visual Components進行模擬以改善對停機時間的響應并提高生產效率。
1、提高對停機時間的響應能力
重工業制造過程中的任何輕微故障或延誤都會導致生產成本飆升。通過使用 Visual Components 3D 模擬，規劃人員可以更加快速地響應此類場景。
2、更具適應性和競爭力
工業4.0引入后，制造工藝不斷取得技術進步。為了保持競爭力，制造商需要縮短流程周期時間。Visual Components生產模擬有助于在無風險的環境中測試各種場景，并突出顯示更好的流程實施。
3、更好的培訓和資源管理
Visual Components Experience和交互式虛擬現實 (VR) 功能對于遠程培訓現場工作人員非常有用。這些功能可以改善通信，還有助于確定不同進程的正確資源分配。
展開 實現重型機械行業的戰略目標
近期的市場情況表明，按照舊有的方式經營業務已經不再可行。數字化制造對于解決復雜生產問題、改善業務并實現戰略目標已經必不可少。
擁抱數字化制造的重型機械企業必然可以：
加速產品上市
降低風險
增加利潤
提高市場地位
在本電子書中，您可以了解到重型裝備行業的管理層應如何憑借數字化制造的力量應對制造行業出現的越來越多的挑戰。
精益制造的數字化工具
制造商需要不斷引進創新的設計、材料和制造流程。借助數字化工具促進精益制造和加快創新的關鍵在于產品設計和制造工程之間更加緊密的協同。通過在公共數字化生態系統中操作并共享相同的數據基礎設施，設計和制造工程師可以被賦能直接協作。
數字化制造可以降低風險
數字化雙胞胎賦能精確的生產規劃、仿真和驗證，降低了風險，大幅節省了原本高昂的下游成本。在實際生產之前，通過工程、運營（生產）和業務系統之間的實時協同，企業可以準確驗證資源的可用性、性能和生產量。數字化制造還允許工程師快速識別和解決生產過程中可能出現的任何問題。
提高重型裝備行業的利潤率
全球化和大規模定制的市場驅動力造成不確定性，需要制造商更加靈活應變。為了提高重型裝備行業的利潤率，制造商必須將工程、工序和工廠資源性能與企業體系及自動化系統進行協同，達成數字化連接。
此方法可以通過閉環協同確保運營性能最佳、降低變更成本、加快創新，同時保持最高的質量和運營效率。
西門子數字化制造解決方案
制造計劃必須為現在和未來的業務規劃提供新的運營方式。西門子提供強大的數字化制造解決方案能夠滿足企業的競爭力需求，為數字化業務轉型奠定穩定的軟件基礎。
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核心結論速覽表
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