隨機振動疲勞分析
關注創建者：結構CAE分析 創建時間：2017-07-01
隨機振動疲勞分析的視頻教程
hypermesh、nastran、ncode電機支架單軸和多軸隨機振動疲勞分析
目錄 第一節、電機支架單軸隨機振動疲勞分析 第二節、電機支架多軸隨機振動疲勞分析
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Fe-safe隨機振動疲勞分析與案例詳解
適用人群：Fe-safe軟件用戶、ABAQUS軟件用戶、FEA工程師、高校或科研院所相關工程師 Fe-safe隨機振動疲勞分析與案例詳解（免費）【已結束】? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?直播時間：2021-10-28 19:30 課程背景： fe-safe隨機振動疲勞分析，基于PSD載荷譜，對于復雜環境與工況的疲勞分析提供更豐富的分析方法。
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ANSYS頻率響應分析+Ncode隨機振動疲勞分析
首先基于受力情況復雜的車輛懸架橫臂，利用ANSYS APDL完成懸架的頻率響應分析，并通過輸入PSD信號，利用Ncode進行隨機振動疲勞分析
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隨機振動疲勞分析的實例教程
車載動力電池包在電動汽車行駛過程中承受著振動載荷的持續作用，因此振動試驗是電池包可靠性試驗中的重要部分。動力電池包作為電動汽車的儲能裝置，在可靠性發生失效的情況下，尤其是當一些關鍵部件或結構失效（例如出現松動、斷裂等情況）時，電池單體或者模組將發生位移、晃動或者被擠壓的情況，這將進一步造成相關部件的加速損壞，導致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發電池性能衰減，管理系統失效、電能中斷或起火爆炸等情況的發生。因此動力電池包的振動試驗也與安全性緊密相關，一直是動力電池測試評價領域關注的重點。本文利用通用疲勞壽命分析軟件Alphatigue進行電池包的隨機振動疲勞分析。
1.有限元仿真模型
頻率響應分析采用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進行連接，模型總計18473個單元和18622個節點，如圖1所示。
圖1 車載動力電池包的有限元模型
2.電池包隨機振動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振動疲勞分析流程，如圖2所示。一個完整的隨機振動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針對電池包隨機振動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Section，如圖3所示。加載位置為電池包與車體連接點位置。
展開 隨機振動疲勞分析實例-ncode ￥15
為什么要進行隨機振動疲勞分析？
如何進行隨機振動疲勞分析？
2.1 頻率響應計算
計算頭文件設置
2.2 ncode隨機振動疲勞分析
有限元結果
載荷
材料
疲勞計算模塊設置
1.為什么要進行隨機振動疲勞分析？
汽車行駛中路面的隨機激勵會引起結構的強迫振動，路試和用戶反饋出的汽車構件及焊縫開裂損壞的情況中，大部分是疲勞破壞。對路面激勵比較敏感的構件在前期開發過程中進行強度及疲勞壽命的分析顯得尤為重要，及時為產品開發提供技術指導和設計參考。
2.如何進行隨機振動疲勞分析？
下面以電池包振動疲勞分析為例描述隨機振動疲勞分析的過程（ncode15.0）。
隨機振動分析是模擬汽車行駛時路面凹凸不平造成Pack經歷這種隨機振動的載荷工況時的疲勞壽命。
按照"GB/T31467.3-7.1振動"一條要求，蓄電池包需要在振動臺上進行三個方向上振動試驗，測試從Z軸開始，然后是Y軸，最后是X軸。每個方向的測試時間是21個小時。
注1：z方向一般比y向工況嚴苛，y比x嚴苛。從最嚴苛方向開始做可以在最短時間發現問題，避免不必要的測試。但是在仿真計算中，由于采用的miner線性疲勞方法，載荷順序不影響壽命計算結果。
注2：21小時測試時間與10年或24萬公里使用時間對應。
案例
第一步：頻率響應計算(nastran或optistruct)，分別計算支架在三個方向單位動態激勵下的應力
結果中可以看到在共振峰位置頻率分別率得到了細化。
第二步：利用上面計算的頻率響應應力結果計算疲勞。
疲勞分析五框圖
1.有限元分析結果
拖入FE Input，雙擊可載入模型頻率響應有限元結果。
展開 采用FREQ1，本分析頻率范圍為1-200Hz，掃頻方式選擇為頻率初始值2Hz，掃頻增量5Hz，掃頻增量步40步。
2.5 輸出模型應力響應結果，作為隨機振動疲勞輸入。頻率響應分析工況設置如下圖所示：
圖3 電池包頻響分析設置
基于Ncode的隨機振動疲勞分析
3.1 頻率分析結果讀入，首先搭建疲勞分析五框圖，將頻響分析結果導入到五框圖中的FEinput模塊
圖4 隨機振動疲勞分析流程圖
3.2 定義PSD曲線，選擇Vibration on Generator，生成ZYX三個方向PSD加速度頻譜。
圖5 加速度PSD響應譜生成
3.3 振動疲勞分析設置，選擇Vibration on CAE Fatigue，建立三條振動載荷通道，分別是Z、Y及X。
在Vibration on CAE Fatigue模塊設置中，右鍵點擊Advanced Edit 點Yes；選擇duty cycle，并建立三個方向載荷，并將repeat count改為21h，即75600s。
3.4 材料設置 按照電池包安裝支架材料牌號，設置材料SN曲線，材料SN曲線如圖6所示：
圖6 材料SN曲線設置
上述步驟設置完畢后提交計算，在Ncode軟件中完成電池包隨機振動疲勞分析，分析全流程如圖7所示：
圖7 計算流程
3.5分析結果讀取
通過臺架振動疲勞分析，得到該支架最大損傷節點75842812為0.848，RMS應力值為58.16MPa，最小壽命為1.770次，即電池包振動疲勞在三個方向各經過21小時后，可以循環1.77次。
展開 產品結構在隨機載荷下的疲勞壽命評估，一直是工程上關心的重點，通常是對垂向、橫向及縱向三個方向進行檢測試驗，本文主要介紹如何在Ncode中建立兩種多軸隨機振動疲勞分析流程。
1、本次示例是根據標準IEC61373-2010設置隨機振動疲勞功率譜密度，檢驗某一設備長壽命情況。
2、通過有限元計算得到Ncode所識別的輸入文件，如Hypermesh的計算文件需是.op2格式（本文使用的格式），ABAQUS的計算文件是.odb。
3、第一種設置的完整多軸隨機振動疲勞分析需要至少四個模塊：FEinput、VibrationAnalysis、MultiColumn及FEOutput（個人操作習慣，在Ncode里查看結果不是很方便，導出到HyperView中查看結果）。
這里著重介紹
VibrationAnalysis
中如何設置多通道。
① 右擊VibrationAnalysis模塊選擇Advanced Edit.選擇面板中的Loading，此時僅有一個VibrationLoad。
② 將Loading Type中的Vibration換成Duty Cycle，在下方窗口中右擊LoadProviderDutyCycle增加3個Vibration Load Provide。
③ 右擊左邊導航欄的LoadProviderDutyCycle增加列表通道，這是為外部導入的列表拓展接口，其余兩個相同操作。
展開 結論
本文介紹隨機疲勞壽命分析的基礎理論，并使用有限元軟件ABAQUS與Fe-safe聯合仿真技術，在基于PSD譜上，對某一啞鈴狀板梁進行了隨機振動疲勞壽命仿真分析，同時也介紹了該聯合仿真分析的流程。在分析結果中，對比了隨機振動仿真的RMS計算結果和fe-safe隨機疲勞壽命的計算結果，評估分析結果的可信度。此疲勞仿真分析技術對產品的開發有著重要的幫助，可以在產品設計階段有效控制其疲勞壽命, 指導結構設計，縮短開發周期，降低開發成本。
此外，后期我會補充一些實際項目中的應用案例，為讀者在解決實際的工程問題中提供一定的參考,敬請期待！
參考文獻
[1] 劉龍濤，李傳日，程祺. 某結構件的隨機振動疲勞分析[J]. 振動與沖擊，2013, 32(21)
[2] 林 明，謝里陽. 疲勞壽命預測頻域方法分析與比較[J]. 失效分析與預防，2016，11(5)
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[4] 李西順. 基于OptiStruct的電動汽車電池包振動疲勞分析. Altair技術大會優秀論文
[5] 達索公司. Abaqus Analysis User's Manual. SIMULIA Abaqus 6.14
[6] 達索公司. fe-safe user manual. SIMULIA fe-safe 2018
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研討會簡介：
車燈在路面顛簸、發動機激勵下易出現支架斷裂、焊點疲勞等問題，是汽車可靠性開發的重點。本次 ANSYS 車燈振動疲勞分析研討會，圍繞輸入數據規范、核心分析方法、仿真結果解讀及工程優化建議四大模塊展開教學，幫助工程師快速掌握從數據準備到方案迭代的全流程仿真技能，高效解決車燈振動疲勞失效難題。
適合人群:
汽車車燈、電子電器行業的結構仿真工程師、可靠性工程師
本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》
作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應用工程師
編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短
概述：
本文將對一個壓力容器進行等幅疲勞分析。該壓力容器同時承受壓力及熱載荷。本文將學習如何定義主導疲勞損壞的S-N曲線，并討論多個載荷事件的交互。此外，本文還將介紹如何正確的解釋疲勞結果。
項目描述：
材料為“7075-T6(SN)鋁合金”的壓力容器將接受疲勞壽命的評估，它將同時承受等幅的應力和熱應力載荷。壓力載荷在0.066~3.3Mpa之間波動，
歷經3個月的打磨，OptFuture 2025.4.0今日正式與大家見面！本次更新帶來了隱式建模、隨機振動
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用戶群
隱式建模
問題在最后一張圖，如圖一進入ncode打開Edit Material Map，默認進入的材料類型是SN R-ratio multi-curve，Material Group共有482個圖3（1-482），但到307后有個Default Material（圖2）…
在哪里可以找到組件？
對于具有許多參數的系統，可以通過在給定邊界內隨機改變參數來研究公差。VirtualLab Fusion提供了各種隨機分布來幫助光學工程師完成這項任務。在參數運行文檔中，用戶可以指定參數為均勻、正態或非對稱正態分布。
摘要
對于具有許多參數的系統，可以通過在給定邊界內隨機改變參數來研究公差。VirtualLab Fusion提供了各種隨機分布來幫助光學工程師完成這項任務。在參數運行文檔中，用戶可以指定參數為均勻、正態或非對稱正態分布。
在哪里可以找到組件？
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設計階段早期解決NVH挑戰至關重要，以避免設計階段后期出現重大NVH問題。
電機NVH分析本質上是一個結合了電磁和機械分析的、復雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結構組件（如定子）之間的相互作用。因此，全面了解電機的電磁和機械屬性對于準確預測其NVH
結構力學分析（靜力/動力/疲勞）、多體系統仿真（MBD）、鑄造/成型過程模擬是一個非常經典且覆蓋面廣的工業仿真問題，涵蓋了機械、材料和制造工程的核心領域。作為UltraLAB圖形工作站的廠商，深入理解這些算法的計算特性，是為客戶提供精準、高效硬件配置方案的基礎。
我將為您逐一解析這三大仿真領域。
核心結論速覽表
*本文投稿自通信行業用戶朱在生
背景
電子產品在出廠前，需要經過嚴格的測試，保證能在各種工況下的機械和電性能可靠性。測試只能在實物打樣出來以后進行，如果不通過，將會導致設計的返工，如果設計階段能快速進行 CAE 仿真評估產品在各種工況下的性能，將能極大的提高后期測試一次通過率，縮短開發周期和降低開發成本。傳統的有限元仿真，對于復雜仿真，分析周期長，經常不能適應快速迭代設計需求。本文采用 SimSolid
