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隨后，將應(yīng)力分析所得的載荷譜(Load Spectrum)導(dǎo)入Fe-safe軟件，該載荷譜描述了結(jié)構(gòu)在工作過程中承受的循環(huán)應(yīng)力分布情況，是進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)的重要輸入?yún)?shù)。為保證分析的全面性，本研究選擇輸出疲勞壽命(Fatigue Life)，可用于評(píng)估結(jié)構(gòu)在給定載荷條件下的預(yù)計(jì)失效壽命，以便識(shí)別潛在的疲勞失效區(qū)域。

張積亭等人提出了一種隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命預(yù)計(jì)的簡(jiǎn)便數(shù)據(jù)處理方法，該方法將隨機(jī)響應(yīng)功率譜密度求出的特征頻率作為平均頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。安剛等人根據(jù)自相關(guān)函數(shù)的極限性獲得結(jié)構(gòu)響應(yīng)應(yīng)力的統(tǒng)計(jì)特性，然后進(jìn)行疲勞壽命分析。吳啟鶴等人根據(jù)給出的方法從隨機(jī)載荷歷程的功率譜密度 (PSD) 中求得載荷幅值的概率分布函數(shù)，然后應(yīng)用累積損傷理論估算結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命。

利用計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，提高對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理，建立金屬結(jié)構(gòu)件的專家系統(tǒng)，評(píng)定金屬結(jié)構(gòu)的疲勞剩余壽命和其余的技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)而研究金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造和技術(shù)改造等的人工智能系統(tǒng)。

由于Abaqus強(qiáng)大的非線性分析功能，以及FE-SAFE中可以采用諾伯法則(Neuber’s Rule)來(lái)考慮疲勞載荷譜上塑性效應(yīng)的影響，故本分析采用Abaqus和FE-SAFE完成。 在本轉(zhuǎn)向節(jié)案例中，通過常幅重復(fù)載荷、常幅過載和變幅載荷譜三種工況進(jìn)行疲勞分析和校核，得益于fe-safe算法中對(duì)塑性累積的處理十分優(yōu)秀，可以看到仿真結(jié)果與實(shí)物測(cè)試高度一致。

二、 定制化測(cè)試方案的核心要素?zé)o論屬于哪個(gè)行業(yè)，一個(gè)成功的定制化疲勞耐久測(cè)試方案都應(yīng)包含以下要素：1、工況分析與人機(jī)交互設(shè)計(jì)： 深入理解產(chǎn)品真實(shí)使用場(chǎng)景，通過數(shù)據(jù)采集將復(fù)雜的物理場(chǎng)景轉(zhuǎn)化為可量化的測(cè)試參數(shù)（載荷譜、路譜、溫度曲線等）。測(cè)試軟件界面應(yīng)直觀易用，允許工程師靈活編輯測(cè)試流程。2、高精度測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)集成： 精準(zhǔn)的作動(dòng)器（電動(dòng)、液壓）、傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是基礎(chǔ)。

Marc軟件在橡膠、密封行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，針對(duì)橡膠疲勞壽命的仿真，Marc有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)： ? 通過Mullins效應(yīng)進(jìn)行橡膠件的損傷分析，當(dāng)損傷到達(dá)1時(shí)，認(rèn)為橡膠出現(xiàn)開裂，但是在實(shí)際仿真計(jì)算中需要進(jìn)行大量的分析計(jì)算，工作量巨大。 ? 通過彈性體疲勞壽命損傷理論來(lái)進(jìn)行疲勞壽命分析。

圖5 焊縫疲勞及應(yīng)力疲勞流程搭建示意圖6 通過ElementSet顯示有限元模型分組圖7 母材分組識(shí)別圖8 焊材分組識(shí)別圖9 焊材疲勞S-N曲線2.3 疲勞結(jié)果通過結(jié)果后處理，得到母材及焊材的壽命云圖，如圖10，11所示。由結(jié)果來(lái)看，母材最短壽命為153600次，焊材最短壽命為67650次，兩者疲勞熱點(diǎn)均出現(xiàn)在6708號(hào)單元，即焊趾位置。

Marc軟件在橡膠、密封行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，針對(duì)橡膠疲勞壽命的仿真，Marc有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)： ? 通過Mullins效應(yīng)進(jìn)行橡膠件的損傷分析，當(dāng)損傷到達(dá)1時(shí)，認(rèn)為橡膠出現(xiàn)開裂，但是在實(shí)際仿真計(jì)算中需要進(jìn)行大量的分析計(jì)算，工作量巨大。 ? 通過彈性體疲勞壽命損傷理論來(lái)進(jìn)行疲勞壽命分析。

PART/3虛擬試驗(yàn)場(chǎng)技術(shù)用于結(jié)構(gòu)耐久和疲勞的價(jià)值 ? 編輯使用VPG軟件進(jìn)行疲勞分析，可計(jì)算在長(zhǎng)期交變應(yīng)力作用下裝甲車各個(gè)部件的疲勞壽命。分析時(shí)需要考慮應(yīng)力幅值、平均應(yīng)力、材料的S-N曲線等因素，根據(jù)分析結(jié)果，評(píng)估裝甲車在特定工況下的耐久性和疲勞壽命。如果發(fā)現(xiàn)潛在的疲勞破壞風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化以提高耐久性。

二、典型測(cè)試項(xiàng)目與技術(shù)方法1.金屬結(jié)構(gòu)件疲勞測(cè)試 懸架擺臂測(cè)試：測(cè)試方法：通過液壓伺服臺(tái)架施加垂直力（模擬路面沖擊）+ 側(cè)向力（模擬轉(zhuǎn)向）+ 扭矩（模擬車身側(cè)傾）的多軸載荷，循環(huán)次數(shù)通常為 10^5~10^6 次。技術(shù)要點(diǎn)：載荷譜需基于目標(biāo)車型的道路采集數(shù)據(jù)（如通過應(yīng)變片實(shí)測(cè)擺臂在比利時(shí)路的應(yīng)力歷程），并考慮表面處理（如鍍鋅層）對(duì)疲勞極限的影響。

圖10 結(jié)構(gòu)件母材壽命云圖 圖11 結(jié)構(gòu)件焊縫壽命云圖 小結(jié) 實(shí)際工程中，焊接結(jié)構(gòu)既有大量焊縫疲勞問題，又有母材應(yīng)力疲勞問題，因此有必要通過CAE工具快速評(píng)估具有復(fù)雜疲勞問題焊接結(jié)構(gòu)的安全性。在Ansys Workbench平臺(tái)上結(jié)合Ansys Mechanical及Ansys nCode DesignLife軟件能夠?qū)附?em>結(jié)構(gòu)方便快速地進(jìn)行疲勞分析。

另外，真實(shí)的SN曲線除了跟材料本身有關(guān)，還跟熱處理類型（相同的材料，不同金相組織，SN曲線修正系數(shù)不一樣）、載荷類型（拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲對(duì)材料SN的修正系數(shù)不一樣）、表面粗糙度以及零件截面形狀等多種因素相關(guān)，得到產(chǎn)品準(zhǔn)確的SN曲線，難度極高，這也是FEA疲勞仿真分析難以保證高精度的核心因素之一。所以用偽SN曲線來(lái)進(jìn)行相對(duì)計(jì)算，可以提升轉(zhuǎn)譜效率，降低轉(zhuǎn)譜難度。

如下圖所示，通過Simufact Forming模具壽命模塊進(jìn)行的工具壽命分析結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果一致。本研究中所使用的工具材料的疲勞壽命數(shù)據(jù)取自 Simufact Forming的材料庫(kù)。疲勞壽命曲線是利用該功能自動(dòng)創(chuàng)建的，由于材料數(shù)據(jù)存在差異，實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與分析結(jié)果之間存在微小的偏差。

01橡膠件疲勞分析概述在橡膠件CAE仿真分析中，通常需要進(jìn)行橡膠件剛度，密封性等仿真工況的分析，但如何進(jìn)行橡膠疲勞壽命的分析當(dāng)前仍然是困擾行業(yè)的難題。

? Strain-Life (EN) 應(yīng)變疲勞分析理論基礎(chǔ) ? 討論循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和應(yīng)變-壽命關(guān)系的關(guān)系 ? 討論平均應(yīng)力的影響 應(yīng)變疲勞壽命分析理論基礎(chǔ) ? 應(yīng)變壽命疲勞（EN）使用循環(huán)應(yīng)變反轉(zhuǎn)和應(yīng)變壽命關(guān)系方程評(píng)估疲勞損傷

過去，處理如此龐大的數(shù)據(jù)并完成精確的疲勞壽命計(jì)算是難以想象的。

2、材料和結(jié)構(gòu)評(píng)估：通過分析支座的材料特性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，識(shí)別可能的弱點(diǎn)和疲勞故障源。 3、疲勞壽命預(yù)測(cè)：結(jié)合多軸疲勞模型，預(yù)測(cè)耳式支座的疲勞壽命和可能的失效模式。

最低壽命點(diǎn)即：2783.3小時(shí)機(jī)車轉(zhuǎn)向架疲勞壽命分析 載荷工況：動(dòng)力學(xué)計(jì)算得到的載荷譜 分析軟件：MSC.Adams，MSC.Nastran，MSC.Fatigue 用虛擬疲勞樣機(jī)技術(shù)預(yù)測(cè)機(jī)車轉(zhuǎn)向架側(cè)架的疲勞壽命 機(jī)車轉(zhuǎn)向架側(cè)架的疲勞壽命 -轉(zhuǎn)向架側(cè)架模型：節(jié)點(diǎn)數(shù)：24萬(wàn)，單元數(shù)19萬(wàn)（10節(jié)點(diǎn)） -典型的載荷工況

A:Meta后處理視圖B：Alphatigue后處理模塊試圖圖6 電池包隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析結(jié)果7.基于nCode的電池包隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命對(duì)比分析基于本文所述的參數(shù)和分析方法，利用nCode對(duì)塔包進(jìn)行基于實(shí)際道路載荷信號(hào)的疲勞壽命分析，計(jì)算流程如圖8所示圖7 nCode電池包隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析Flow結(jié)果顯示，最大損傷（Damage）為0.1172，壽命（Repeats