疲勞計算的案例
ANSYS Workbench 固定機翼疲勞設置方法及流程---附計算模型及詳操視頻 ￥88
本文使用ANSYS Workbench對固定機翼進行疲勞計算，不涉及ACP鋪層，ACP鋪層后無法進行疲勞計算。需要機翼ACP鋪層強度校核對應模型文件和視頻，請選擇其他對應的付費文檔或者聯系作者獲得。
疲勞設置曲線
壽命圖及損傷圖，后文及視頻中具有詳細解釋，該處僅為結果展示。
進行疲勞分析，首先需考慮材料疲勞參數，雙擊“engineering data”打開材料數據庫編輯材料屬性。復合材料無法進行疲勞計算，需要轉化為各項同性材料后再計算疲勞。
材料屬性界面。由于復合材料鋪層為混合鋪層，無法直接計算疲勞，需尋找最弱方向的彈性模量和泊松比，作為疲勞計算的強度材料屬性。查看碳纖維的屬性，碳纖維最弱部分數值作為各項同性材料對應數值，也就是選擇復合材料最弱方向的性能作為同性材料的性能，確保計算結果最保守，保證實際項目的安全度。
雙擊打開靜態結構后，會發現結構中尚未賦予材料屬性和厚度信息，因此需要手動設置。如果沒有對相應數值賦值，軟件在對應位置會呈現亮黃色顯示，提醒數據確缺失。指定蒙皮內板厚度，蒙皮厚度為3.6毫米，筋板厚度為2毫米。
完成厚度設置后，通過選擇結構為其賦予相應的材料屬性。不同結構分別賦予不同的材料屬性。默認情況下，材料類型為結構鋼，如果是導入其他的幾何結構沒有默認設置，需要自行設置材料屬性，所以材料設置位置有時候有材料，有時候沒有材料。
材料屬性修改完成后，需更新材料信息，通過右鍵點擊“刷新材料”選項，檢查材料屬性是否正確。
展開 角焊縫（殼體）疲勞在ANSYS nCode DesigenLife的創建與計算原則淺述
⑦ 當考慮焊喉進行計算，采用焊縫單元中心位置應力進行，焊喉部分疲勞壽命計算，基于焊縫單元“兩條焊線”計算，后平均到中心位置。節點力方法需要采用線性單元。
二、角焊縫有限元單元構建
圖1
角焊縫以給定角度連接薄板結構，如圖1中A圖所示焊接結構失效位置在焊趾或者焊根，這是疲勞損傷將要評估的區域（nCode軟件對于焊喉區域評估是一個測試功能，并不推薦計算）。
角焊縫的單元創建可以采用單與雙單元兩種形式：
1、角焊縫的截面采用單傾斜單元創建
① 焊縫單元的法向應指向施焊人員，如圖1中B圖所示。
② 焊縫單元節點，在表達焊趾的直線上。
③ Lw長度應由實際焊趾尺寸確定，推薦值為：
Lw=t1+t2
④ 焊縫單元厚度應能表達焊喉厚度，推薦值為：
2、角焊縫的截面采用兩組單元創建
如圖1中C圖所示，確定焊接單元法相定義。
焊縫單元厚度推薦為：
亦或定義為：
三、角焊縫計算要點和應力提取
在ANSYS nCode DesignLife中通過高級編輯“Advanced edit”進行焊縫求解中的“EntityDataType”、“WeldResultLocation”、“ WeldEndElements”的配置。
求解引擎屬性中“EntityDataType”控制采用的數據類型，如圖2所示。
① Stress：直接采用應力作為疲勞評估計算。
② ForceMoment：采用節點力和力矩提取疲勞計算的應力。
③ Displacement：采用位移量提取進行疲勞計算的應力。
WeldResultLocation=NodeOnElement/MidElementEdge考慮基于單元節點或者單元邊長的中間點進行評估，如圖3所示。
展開 頻域振動疲勞計算的最新技術（二）
頻域振動疲勞計算的最新技術（二）
MSC Nastran的頻域振動疲勞壽命預測(NEVF)的工程應用
概述
在《振動疲勞計算的最新技術（一）》里，我們比較了準靜態、時域振動和頻域振動三種疲勞損傷計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疲勞壽命預測(NEVF)的功能及其技術突破與優勢。本文介紹MSC
Nastran的頻域振動疲勞壽命預測(NEVF)的實際工程應用。
北美商用車發動機生產巨頭納威司達（Navistar）公司利用NEVF對某裝在冷卻模塊頂部的散熱器托架進行了疲勞損傷和壽命計算，該托架承受載荷是正弦掃描和振動臺隨機的組合載荷。納威司達公司在2017年6月瑞典斯德歌爾摩召開的
NAFEMS 國際會議上發表了其研究結果。這個應用案例具有普遍性，其它行業可以借鑒和參考。
正弦掃描 + 隨機振動的疲勞分析（納威司達（Navistar），Ramesh Gannamani）[1]
20世紀80年代已經出現有效計算寬帶隨機振動的方法，而且商業軟件（比如MSC Nastran）中提供了應力響應的功率普密度計算功能，也有了時間歷程的雨流計數法以及疲勞損傷的預測手段。但是在日常的開發設計中，仍然存在一些問題和局限。
首先，對于大型計算模型，為了進行疲勞分析，必須生成和儲存應力傳遞函數，這些文件非常龐大。作為一種后處理的疲勞壽命計算，對于大型計算模型來說很困難。另外，不能實現隨機載荷與確定載荷的組合也是一個實際的瓶頸，而類似MILHDBK-810G的標準環境測試普遍需要該項功能（圖1）。幸運的是MSC
Nastran最新推出的頻域振動疲勞壽命預測(NEVF)能夠很好地克服這個瓶頸。
展開 【11月23-26日 北京】nCode DesignLife結構疲勞計算與疲勞裂紋擴展壽命分析
ANSYS nCode DesignLife結構疲勞計算與疲勞裂紋擴展壽命分析
一、課程背景：
疲勞破壞是工程結構遭受往復載荷引起結構失效的重要因素，該方面的計算分析越來越受到工程界的重視。ANSYS nCode DesignLife軟件是一款領先的疲勞分析軟件，其先進的疲勞分析功能與ANSYS Workbench融于一體。該課程全面系統的講解DesignLife軟件疲勞計算的原理，軟件設置方法以及常見問題的解決方法，重點講解材料疲勞曲線，載荷譜的處理方法，有限元結果的使用，應力疲勞，應變疲勞，振動疲勞，疲勞裂紋擴展壽命分析等內容，使學員理解疲勞壽命計算的相關概念和原理，同時也幫助工程師在最短時間內掌握nCode DesignLife的使用方法，提升解決實際問題的能力，提高新產品設計與評估的能力。
二、增值服務：
贈送定制U盤一個；
同一單位2人報名享受9折優惠；同一單位3人以上（含）報名享受8.5折優惠；
課程結束后贈送10套學習資料；
參訓學員或企業針對課程相關問題在課程結束后也可以得到老師的解答與指導（郵件、微信、電話），作為培訓講授的補充。
三、授課專家：
該課程講師，9年仿真分析工作經驗、副教授，碩士期間主修工程力學，擅長工程結構數值分析、流場流動模擬、流固耦合及多物理場耦合數值模擬，擁有豐富的大型工程結構數值分析、流體動力學模擬和多場耦合模擬經驗。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇。培訓60多場次，學員上千人。
四、時間地點：
2018年11月23-26日 北京
(第一天報到，授課3天)
五、課程大綱：
六、培訓費用：
標準費用：3800元/人，食宿可統一安排，費用自理。
展開 
頻域振動疲勞計算的最新技術（一）
1964年Bendat[7]提出的第一個利用功率譜密度來評估疲勞壽命的方法， 1985年Dirlik提出了的一個利用Monte Carlo技術的經驗方法，20年間， 頻域振動疲勞理論得到了不斷的發展和驗證。 Bishop[8]做了大量的工作證明了Dirlik方法在不同的雨流范圍都有很好的計算精度。表（1）是一個用頻域計算的Howden
HWP330的風力渦輪機的疲勞壽命與用時域方法的比較。從表上可以看到，Dirlik方法非常穩定，與時域計算結果的平均差別只有4%。在本介紹系列文章（二）里，我們將介紹Dirlik方法的理論細節。
表1. 不同頻域疲勞壽命計算方法的比較
MSC Nastran Embedded Vibration Fatigue（NEVF）介紹
頻域疲勞分析雖然具有很多明顯的優點，其精度的可靠性也已經從大量的研究工作得到了證實。但是目前的商業有限元軟件存在的技術瓶頸，嚴重阻礙了該方法的普及和應用。
MSC
Nastran的最新版本2017推出了頻域振動疲勞分析的MSC Nastran Embedded Vibration Fatigue
（NEVF）模塊。它突破了一直困擾用戶采用頻域振動疲勞分析方法的瓶頸，使頻域振動疲勞分析得到真正普及，廣大設計工程師能充分享受其優異性的第一款商業軟件。
如圖（3）所示，對于時域疲勞分析，100個載荷時間歷程（event）的工況需要用Nastran SOL112計算100次，而對于頻域分析，只需要用Nastran SOL111計算一次。在減少了計算時間的同時，提供了大大提高計算模型規模的可能性。
圖3.
展開 nCode焊點疲勞計算實例拆解
本案例將詳細展示如何在nCode疲勞軟件中計算ACM體單元焊點疲勞壽命的全過程。ACM體單元為中間一個六面體單元，上下通過RBE3單元與薄板連接。
1、 nCode的焊點疲勞是什么？
nCode的焊點疲勞，是在Nastran軟件基礎上，采用Cbar單元連接兩塊薄板模擬焊點，通過提取Cbar單元的力和力矩，及焊點周圍的shell單元的結構應力，通過給定焊核的SN曲線進行計算其疲勞壽命。
但是采用cbar單元模擬焊點，對建模要求比較高，主要表現在：
l cbar單元需要與薄板相互垂直，這樣就會導致薄板單元的節點需要人為控制以保證與垂直的cbar一一對應，這在大型模型中幾乎很難實現。
l cbar單元需要有足夠的剛度，以保證結果對剛度不敏感；
因此，特別是基于第1條，越來越多的模型中采用節點不用一一對應的ACM體單元來模擬焊點。ACM體單元是一種面域連接單元，為Nastran、Optistruct等有限元軟件特有的單元類型，本例通過完整的過程，演示ACM體單元焊點的疲勞計算步驟。所涉及軟件為：
n Hypermesh：建立有限元模型
n Nastran：進行靜力計算
n nCode：進行焊點疲勞計算
2、 ACM體單元焊點前處理
選用hm的Nastran或optistruct面板進行前處理設置（二者在該問題上設置一致）。在hm中建立兩個平板組，分別命名為shell-1，shell-2，任意劃分網格，賦予材料屬性和厚度屬性。
創建ACM體單元。
展開 利用nCode計算ACM體單元焊點疲勞案例
ACM體單元焊點疲勞案例詳解
1、背景介紹
本案例將詳細展示如何在nCode疲勞軟件中計算ACM體單元焊點疲勞壽命的全過程。ACM體單元為中間一個六面體單元，上下通過RBE3單元與薄板連接。
nCode的焊點疲勞，是在Nastran軟件基礎上，采用Cbar單元連接兩塊薄板模擬焊點，通過提取Cbar單元的力和力矩，及焊點周圍的shell單元的結構應力，通過給定焊核的SN曲線進行計算其疲勞壽命。
但是采用cbar單元模擬焊點，對建模要求比較高，主要表現在：
1）cbar單元需要與薄板相互垂直，這樣就會導致薄板單元的節點需要人為控制以保證與垂直的cbar一一對應，這在大型模型中幾乎很難實現。
2）cbar單元需要有足夠的剛度，以保證結果對剛度不敏感；
因此，特別是基于第1條，越來越多的模型中采用節點不用一一對應的ACM體單元來模擬焊點。ACM體單元是一種面域連接單元，為Nastran、Optistruct等有限元軟件特有的單元類型，本例通過完整的過程，演示ACM體單元焊點的疲勞計算步驟。所涉及軟件為：
Hypermesh：建立有限元模型
Nastran：進行靜力計算
nCode：進行焊點疲勞計算
2、 ACM體單元焊點前處理
選用hm的Nastran或optistruct面板進行前處理設置（二者在該問題上設置一致）。在hm中建立兩個平板組，分別命名為shell-1，shell-2，任意劃分網格，賦予材料屬性和厚度屬性。
創建ACM體單元。
展開 疲勞仿真計算分析與最佳圖形工作站硬件配置推薦20230927
§ 裂紋擴展法：考慮裂紋擴展過程，計算結構的疲勞壽命。
§ 有限元法：將結構劃分為有限個單元，然后根據牛頓力學定律求解單元的運動方程，得到結構的應力和應變。
疲勞仿真計算的特點如下：
§ 計算量大：疲勞仿真通常涉及大量的計算量，這對計算機硬件和軟件提出較高的要求。
§ 迭代次數多：疲勞仿真需要進行多次迭代計算，才能得到精確的結果。
§ 模型復雜：疲勞仿真模型通常比較復雜，這對軟件的功能和性能提出較高的要求。
疲勞仿真計算是工程領域中的重要工具，用于評估結構和材料的耐久性和壽命。選擇合適的仿真軟件、算法和求解器將取決于具體問題的性質和要求。
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仿真工程師在隨機振動環境中如何計算疲勞？——第2部分
在第一部分的文章中（如果還沒有看第一部分，請查看上篇文章），討論了一種計算疲勞損傷的方法，以及如何將其應用于隨機振動載荷歷程。在這篇中，將通過使用第一部分中解釋的方法進行一個示例計算。另外討論一些其他方法，這些方法可以與隨機響應的結果產生更好的相關性。
使用第一部分中的方法所需的數據如下：
1）均方根（1sigma）應力。這是有限元分析的直接輸出結果，用于計算2sigma和3sigma的值（即1sigma=5ksi，2sigma=10ksi，3sigma=15ksi）。
2）材料的S-N 曲線。在使用此數據時可能需要考慮以下幾點：
a.該曲線應以應力幅值（而非最大應力）的形式呈現。
b.可以假設對于零均值平穩隨機過程，所產生的應力將由正負峰值組成，那么S-n曲線為應力比R=-1。
c. S-n 曲線應考慮任何折減因素，例如將曲線調整到-3sigma（提高存活率）、表面光潔度等。
3）部件隨時間承受的循環次數（n）。這可以通過采用以下后處理技術來計算。
a. 我們首先需要確定模型中我們所關注位置的統計平均頻率（每單位時間的預期循環頻率）是多少。由于有限元分析疲勞評估是在頻域中進行的，我們可以通過將速度解除以位移解來計算ω（對于給定的應力量，并將結果轉換為每單位時間的循環頻率，例如 f = ω/2π）。這表示每單位時間內的正零交叉次數，對于窄帶平穩過程，每個正零交叉意味著一個振動循環。
b. 一旦計算出統計平均頻率，對于我們的例子，假設它是500Hz，我們可以將其乘以輸入信號的持續時間來計算統計平均循環次數。如果這個部件在振動臺上進行2小時的測試，我們所關注位置的循環次數將是500Hz*7200秒（2小時）=360萬次循環。現在我們擁有了根據斯坦伯格三帶法計算疲勞損傷Rn所需的所有信息。
展開 顯卡隨機振動疲勞仿真計算
電子產品在使用過程中，難免會受到各種形式的振動沖擊，這類激勵通常具有隨機性和不確定性，迫使產品局部承受較大交變應力進而引起振動疲勞失效。本文將以顯卡模型為例，闡述如何使用ANSYS Mechanical聯合ANSYS nCode DesignLife進行隨機振動疲勞仿真。
大咖慧網絡培訓
2022年5月24日-26日，安世亞太大咖慧推出電子行業疲勞壽命專題線上培訓，專題講座包含：隨機振動載荷下支撐構件疲勞壽命評估、PCB電路板中的焊點可靠性分析、PCB電路板疲勞壽命分析內容，不容錯過。
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案例背景描述
計算幾何為簡化的顯卡模型，見下圖。PCB板、金屬支架材料為結構鋼，其余構件簡化為鋁合金。金屬支架左側3端面固定支撐，隨機振動載荷類型為G加速度譜，方向為Y向，具體數值見圖，計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
為提升計算效率，本例采用MSUP諧響應分析聯合nCode進行隨機振動疲勞仿真。具體模塊搭建如下：
圖 3仿真流程
注：使用該方法進行隨機振動疲勞計算時，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，在后續提交計算時，軟件會提示沒有材料數據，無法進行求解計算。
展開 
【1月11-13日 西安 斯姆勒】結構振動、跌落、沖擊與疲勞壽命計算高級工程應用
5.PSD分析設置 6.隨機振動疲勞
7.工程實例：電路板的隨機振動分析
振動疲勞壽命計算
掌握振動疲勞壽命計算方法
1.
Abaqus-Fesafe疲勞計算過程詳解
Fesafe是一款高級疲勞耐久性分析和信號處理的軟件，它是多軸疲勞分析解決方案的領導者，算法先進，功能全面細致，是世界公認精度較高的疲勞分析軟件。
Abaqus結合Fesafe計算疲勞強度操作過程如下：
1、根據疲勞載荷譜完成有限元分析，得到各種疲勞載荷下的應力狀態
2、在Fesafe中依次完成以下設置，計算得到強度因子。
對于結構部件較復雜的幾何模型，不同材料需要設置不同的集合，便于Fesafe中順利完成材料參數設置。如果沒有材料S-N曲線的具體參數，可以利用軟件自帶的功能計算S-N曲線，輸入彈性模量及抗拉極限即可。對于疲勞載荷譜較復雜的，fesafe中要設置多個block完成相應工況分析。
具體操作過程見視頻：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10141
結合第一期入門教程，祝您快速掌握Abaqus-Fesafe疲勞計算流程，并獨立完成絕大部分工程問題分析。
技術鄰：小月
展開 【12月7-10日 北京】結構振動、沖擊、碰撞強度、動力優化、振動疲勞計算與振動臺試驗模擬
結構振動、沖擊、碰撞強度、動力優化、振動疲勞計算與振動臺試驗模擬
一、課程背景：
本課程基于ANSYS經典和Workbench平臺，針對各類結構的振動、沖擊、碰撞強度問題、動力優化問題、振動疲勞問題和振動臺試驗模擬問題，給出有效的數值計算方案，并對多點激勵問題、大質量法數值模擬技術等相關高級計算技術進行探討。課程全面系統的講解各類動力學問題的計算原理、Workbench不同動力分析模塊的計算原理，設置方法和常見問題的處理措施。通過原理解析、大量實例操作強化軟件應用，幫助設計人員提高解決實際工程問題的能力。特舉辦“結構振動、沖擊、碰撞強度、動力優化、振動疲勞計算與振動臺試驗模擬”專題培訓。
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展開 載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算
載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算.part2.rar
載荷譜塊的創建與疲勞壽命計算.part1.rar
