焊縫疲勞
關注創建者：化石 創建時間：2018-11-05
焊縫疲勞的視頻教程
Ncode designlife焊縫疲勞分析
1、焊縫疲勞模型 2、ANSYSworkbench搭建五種焊縫模型 3、焊縫靜力學分析 4、焊縫疲勞理論（殼體和實體） 5、疲勞載荷譜輸入與處理 6、Ncode自定義材料 7、殼體和實體焊縫疲勞分析（單通道與多通道） 8、工程實例講解
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基于hypermesh-ncode焊縫疲勞分析基礎教程
基于hypermesh-ncode焊縫疲勞分析 1、hyperworks 應力分析 2、ncode焊縫疲勞分析
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焊縫疲勞分析（ncode）
詳細介紹了焊縫有限元建立方法（焊縫創建注意的問題，焊縫疲勞分析流程的搭建，如何創建正弦波形，載荷步與信號如何關聯，材料如何創建，材料組件選擇的技巧
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焊縫疲勞的實例教程
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過程的復雜性， ANSYS Workbench工作平臺預定義7類nCode DesignLife疲勞分析模塊并不包括對于焊縫疲勞的相關分析，需要間接完成。
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析能夠對薄壁結構進行，同時也能夠基于非薄壁結構進行實體焊縫疲勞模擬，如圖1所示。
實體焊縫疲勞分析，基于結構應力法，對于實體網格建立的焊縫分析具有相當的普適性，相對于熱點應力法，無需對網格進行強制控制。
限于篇幅，本文僅對實體焊縫疲勞分析一般流程進行概述。
① 基于“DesignLife theory”對實體焊縫疲勞分析方法進行概述；
② 基于ANSYS Mechanical創建有限元求解；
③ 基于nCode Weldline創建實體焊縫信息；
④ 基于ANSYS nCode DesignLife進行實體焊縫疲勞求解引擎求解。
圖1
一、實體焊縫模型創建準則
1、ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析方法
ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析理論中對于實體焊縫評估采用結構應力法，與熱點應力法（距離焊趾表面一定距離的兩點或三點，進行線性或二次插值計算來確定焊趾處的熱點應力值，如圖2所示）相比較，結構應力法對于網格無需特殊考慮，對網格敏感程度相對較低。
圖二
結構應力法滿足平衡條件并可以采用結構力學的方法進行計算，結構應力是膜應力和彎曲應力之和。結構應力法需要用戶自定義“Stress Classification Lines (SCL)”應力等級線去確定膜應力和彎曲應力。
展開 作者 | 付穌昇 安世中德結構仿真咨詢專家
首發 | 仿真秀（ID:fangzhenxiu2018）
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過程的復雜性， ANSYS Workbench工作平臺預定義7類nCode DesignLife疲勞分析模塊并不包括對于焊縫疲勞的相關分析，需要間接完成。
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析能夠對薄壁結構進行，同時也能夠基于非薄壁結構進行實體焊縫疲勞模擬，如圖1所示。
實體焊縫疲勞分析，基于結構應力法，對于實體網格建立的焊縫分析具有相當的普適性，相對于熱點應力法，無需對網格進行強制控制。
限于篇幅，本文僅對實體焊縫疲勞分析一般流程進行概述。
① 基于“DesignLife theory”對實體焊縫疲勞分析方法進行概述；
② 基于ANSYS Mechanical創建有限元求解；
③ 基于nCode Weldline創建實體焊縫信息；
④ 基于ANSYS nCode DesignLife進行實體焊縫疲勞求解引擎求解。
圖1
一、實體焊縫模型創建準則
1、ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析方法
ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析理論中對于實體焊縫評估采用結構應力法，與熱點應力法（距離焊趾表面一定距離的兩點或三點，進行線性或二次插值計算來確定焊趾處的熱點應力值，如圖2所示）相比較，結構應力法對于網格無需特殊考慮，對網格敏感程度相對較低。
展開 Verity焊縫疲勞分析的必要性
焊接連接是工業領域上非常常見的結構連接方式，在結構設計中具有非常重要的地位，因此焊接的結構強度和疲勞強度都非常重要。一般情況下，平板焊接鋼結構焊縫的屈服強度和抗拉強度都不低于其母材，但是焊縫的疲勞強度卻遠遠低于母材的疲勞強度，焊縫失效的主要形式為疲勞，所以焊縫疲勞強度分析十分必要。焊縫的抗疲勞性能很大程度上取決于焊縫的宏觀和微觀幾何形狀，影響焊縫疲勞強度得因素很多，比如動態應力，平均應力，焊接殘余應力等。
傳統的焊接疲勞分析方法是通過有限元分析軟件來計算焊縫處的應力，然后根據焊接結構的不同類型定義應力壽命S-N曲線來計算焊縫的疲勞壽命。一般來說，有限元網格的大小直接影響仿真分析的結構應力結果，特別在應力集中位置（焊接位置通常有應力集中），其影響更大，因此傳統焊接疲勞分析方法無法準確預測焊縫處的疲勞壽命。
2006年最新版本的Fe-safe引入了一個全新的“Verity”模塊，可以很好地解決上述問題。該模塊的核心技術來源于美國著名的科技研發公司Battelle的JIP（Joint Industry Project）項目研究成果，該研究成果“Mesh-insensitive Structural Stress Method”是在通用有限元分析程序計算結果基礎上，針對板殼、實體等結構連接形式，專門開發計算等效Structural Stress的程序，使得最后的應力計算結果不具有網格敏感性，即在不同網格尺寸下都能獲得精確一致的疲勞仿真結果。
二. Verity焊縫分析介紹
Verity的等效結構應力法是一種新型焊接結構疲勞壽命預測技術, 可廣泛應用于不同工業領域的各類形式焊接承載部件的焊趾疲勞分析, 如壓力容器、管道、海上平臺、船舶、地面車輛等結構的管件及平板焊接接頭。該方法主要基于以下2項關鍵技術:
1.
展開 今天帶來LMS Virtual.Lab Durability焊縫的疲勞壽命預測
內容主要包括焊縫疲勞分析的基本特性和分析方法，以及LMS Virtual.Lab的焊縫疲勞分析方法。
08LMS Virtual.Lab Durability焊縫的疲勞壽命預測.pdf
百度網盤鏈接http://pan.baidu.com/s/1pJuOgv5
（該目錄下“08LMS Virtual.Lab Durability焊縫的疲勞壽命預測“）
LMS Virtual.Lab Durability交流群，群號：捌叁捌伍叁柒捌零 歡迎各位入群討論交流。
展開 一般在焊接結構疲勞分析中存在兩個關鍵問題：一是焊接接頭的分類如何把握；二是焊接部位往往是應力比較集中的區域，很難準確計算出應力的分布。等效結構應力法是由美國新奧爾良大學焊接實驗室的Pingsha Dong博士等人基于斷裂力學及大量焊接試驗數據，研究出來的一種相對能準確預測焊縫疲勞壽命的方法。該方法采用網格不敏感結構應力計算方法及一條主S-N曲線預測焊接結構疲勞壽命，可以很好地解決結構應力對有限元網格大小的敏感性及焊接接頭S-N曲線選擇困難的兩個難題，從而減小了分析誤差，提高了預測精度。
在FE-SAFE軟件中，Verity模塊為一個焊縫疲勞分析專用模塊，其采用的即是等效結構應力方法。等效結構應力不僅考慮了焊趾缺口、焊接接頭板的厚度的影響、載荷模式的影響，還考慮了應力集中的影響。等效結構應力是基于結構應力計算得到的，結構應力由膜應力與彎曲應力組成，Verity模塊可以通過定義一些焊縫的信息參數及導入的通用有限元軟件（如ABAQUS軟件）節點力輸出結果來計算求得結構應力。
因此，在使用通用有限元軟件計算求解計算焊縫節點力時，需要對焊縫進行建模，如下圖所示：
將通用有限元軟件的分析結果導入FE-SAFE中之后，在Verity模塊中定義焊縫信息，如下圖所示：
定義完成需要計算壽命的所有焊縫信息后，點擊Analyse，即可求解得到結構應力，再定義載荷曲線、材料參數、選擇主S-N曲線標準差等完成焊縫疲勞分析。
基于FE-SAFE的等效結構應力法分析焊縫疲勞.pdf
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對于強度計算，焊縫尺寸會被明確定義，以確保在所有方向上（沿焊縫方向、垂直方向和剪切方向）都能夠正確考慮焊縫強度。對于疲勞計算，它會沿焊縫方向自動調整單元應力，從而最大限度地縮短設置時間。Weld Finder使您能夠在部件之間設置焊接和非焊接條件，通過抗拉性能或屈服性能篩選焊縫，并驗證識別設置。（視頻見原文）
優勢：這些工具可簡化設置，從而快速準確地定義和調整模型部件。
s/BoeARl4lxYVa3NEierGuHw" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/863e92be269a438da63acd2ffe7ed600"></a></p><p>使用nCode 系列軟件進行數據處理、載荷譜疲勞編輯、組合工況疲勞分析、焊點和焊縫疲勞分析
圖8結果表明，焊縫疲勞壽命大于200萬次要求。因此，該結構滿足疲勞性能要求，但同時也該看到，該設計方案的疲勞壽命處于無限壽命狀態，具備一定的減重設計空間。然而，減重方案也要考慮到強度的安全余量。需要解決該問題，可借助 HyperStudy 實現，后續和大家再交流，不在此文章中討論了。
圖8結果表明，焊縫疲勞壽命大于200萬次要求。因此，該結構滿足疲勞性能要求，但同時也該看到，該設計方案的疲勞壽命處于無限壽命狀態，具備一定的減重設計空間。然而，減重方案也要考慮到強度的安全余量。需要解決該問題，可借助 HyperStudy 實現，后續和大家再交流，不在此文章中討論了。
網絡研討會 | 本周直播活動預告6個月前
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10月 第二周（1場）
1.
焊點焊縫疲勞分析
3. 膠水脫粘分層失效分析
講師：
劉艷莊 | Ansys China 高級工程師
力學碩士，十年的力學分析與仿真應用，主要負責結構產品Mechanical，工作重點是有限元仿真的技術支持及推廣。
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10月14日 | 手機電磁場仿真痛點剖析與效率精進策略
時間：10月14日（星期二），16:00 - 17:00
講師：
周小俠 | Ansys主任應用工程師
電子科技大學碩士。
使用hypermesh插件生成ncode實體焊縫疲勞計算所用XML文件。
