優化與疲勞的案例
技術精選案例第五期之#優化與疲勞#的精華內容
本期主題：優化與疲勞
優化與疲勞一直是工程上非常重要的研究對象。有記載的最早進行疲勞試驗是德國的W.A.艾伯特 。法國的J.-V.彭賽列首先論述了疲勞問題并提出“疲勞”這一術語。但疲勞研究的奠基人則是德國的A.沃勒，他在19世紀50～60 年代最早得到表征疲勞性能的S-N曲線并提出疲勞極限的概念 。20世紀50年代 P.J.E.福賽思首先觀察到疲勞過程中在滑移帶內有金屬薄片擠出的現象。隨后N.湯普孫等人發現這種滑移帶不易用電解拋光去掉，稱為“駐留滑移帶”。后來證明，駐留滑移帶常常成為裂紋源。1924年德國的J.V.帕姆格倫在估算滾動軸承壽命時，假設軸承的累積損傷與其轉動次數成線性關系。1945年美國M.A.邁因納明確 提出了 疲 勞 破 壞的線性損傷累積理 論 ，也稱為帕 姆 格倫- 邁因納定律，簡稱邁因納定律。此后，斷裂力學的進展豐富了傳統疲勞理論的內容，促進了疲勞理論的發展。
下面讓我們一起來分享一些與“優化與疲勞”相關的內容吧。
基于ANSYS workbench和designlife的多軸疲勞分析
由仿真小劉為大家帶來一篇長文——探討的主題是用有限元軟件workbench和designlife分析工程實際中的疲勞問題。疲勞問題也屬于耐久性問題，是作者的主要研究方向。
這篇文章探討同時受彎力和扭力作用的軸的疲勞分析。軸是用SAE1045號鋼制成的（國內45號鋼），被美國汽車工程師協會的疲勞設計和評估委員會用于外延的國際標準循環試驗。
更多精彩內容點開上面的鏈接欣賞原文吧！
ANSA-TOSCA環境下的形狀優化
對比Tosca GUI，ANSA-TOSCA環境中的幾何信息幫助用戶定義優化任務，例如交互式組選擇定義和其他操作。
展開 基于SolidWorks Simulation的液壓破碎錘釬桿優化及疲勞分析
在大多數情況下，優化問題是求解非線性約束問題.可統一用如下的數學模型來描述:
式中：gi(X)，hk(X)-約束條件；X-設計變量；
在該幾何模型的優化設計中，優化目標函數是釬桿的最小重量，即： minf(X)=minG(X)。參考國外同類產品的設計參數，將設計變量X選用四組，第一組為釬桿最小直徑φ65mm處，此處為釬桿銷固定位置，約束條件為：60≤d1≤70；釬桿下部的長度（即圖1中775mm）約束條件為：600≤l1≤800；第三組為φ77mm過渡到φ65mm的臺階長度，約束條件為55≤l1≤70：第四組為過渡圓角，約束條件為：10≤R1≤20。應力范圍：,安全系數n≥3；經17次優化迭代獲得了收斂，四個設計變量在迭代過程的變化趨勢如圖3所示，優化后的結構尺寸和靜力學結果如圖4所示。
從圖4可知，優化后的釬桿承受最大應力為296MPa，小于零 件的屈服強度;最小安全系數為3.14，同樣滿足設計要求。經優化后的釬桿重量由初始的52.96kg減小到當前的42.16kg，重量減輕了20.3%，取得了較高的經濟效益。
3、疲勞壽命估算
疲勞壽命是指機械結構直至破壞所作用的循環載荷的次數或 時間。疲勞破壞的過程是：零部件在循環載荷作用下，在局部的最 高應力處，最弱及應力最大的晶粒上形成微裂紋，然后發展成宏觀裂紋，裂紋繼續擴展，最終導致疲勞斷裂。目前，疲勞分析的方法 主要有三種：名義應力法、局部應力應變法和損傷容限法。名義應 力法主要用于對彈性變形居主導地位的高周疲勞，局部應力應變法 主要用于對塑性變形居主導地位的低周疲勞。
展開 ANSA-TOSCA-FEMFAT疲勞優化解決方案 ￥30
TOSCA是強大的優化求解器，但是其GUI沒有前處理的圖形界面，因此創建設計變量并不是很友好，ANSA專門為Tosca開發了前處理工具ANSA-TOSCA軟件，其集成了前處理的所有功能，將前處理-求解-后處理全部集成到ANSA中，非常方便
本案例結合兩個工況進行疲勞優化，詳細講解了針對次模型FEMFAT疲勞的建模的詳細步驟以及ANSA-Tosca聯合優化的詳細步驟設置，大家只要一步步跟著視頻操作即可
優化目標：
損傷最小情況下的形狀最優設計
優化后疲勞損傷值從2.43優化到0.22，大大提高零部件的壽命。
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。
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12月7日-12月10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。
定制內訓：根據企業實際問題和產品模型，結合人員水平設計課程由專家上門授課。
展開 
【7月18-21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
一、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。
為幫助廣大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。本次培訓通過老師講解+理論解析+實際操作，詳情請參見“內容大綱”。
二、時間地點
時間：2019年7月18日-7月21日（第一天報到，授課3天）
地點：北京
三、主講專家
該課程講師，副教授，博士畢業于哈爾濱工業大學工程力學專業，擅長工程數值分析，14年仿真分析經驗；仿真領域涉及結構靜、動力計算，結構疲勞、損傷與斷裂，計算流體力學，流固耦合及多物理場耦合數值模擬，轉子及多體動力學，工程傳熱與熱應力計算，爆炸與沖擊力學，Ansys二次開發等。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請發明專利2項。培訓70多場次，學員上千人。
四、內容大綱
五、報名費用
標準費用：3980元/人，食宿可統一安排，費用自理。
六、增值服務
贈送定制U盤一個；
同一單位2人報名9折優惠；同一單位3人以上（含）報名8. 5折優惠；
課程結束后可領取該課程課件、配套CAE模型及相關學習資料；
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。
展開 【3月6-9日 長沙】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 APDL和ANSYS 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“ANSYS Workbench+APDL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。 詳情請參見第四部分“內容大綱”。
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；
課程結束后可領取該課程課件、配套CAE模型及10套相關學習資料；
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，副教授，博士畢業于哈爾濱工業大學工程力學專業，擅長工程數值分析，14年仿真分析經驗；仿真領域涉及結構靜、動力計算，結構疲勞、損傷與斷裂，計算流體力學，流固耦合及多物理場耦合數值模擬，轉子及多體動力學，工程傳熱與熱應力計算，爆炸與沖擊力學，ansys二次開發等。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請發明專利2項。培訓70多場次，學員上千人。
展開 Abaqus、Tosca和Fe-safe聯合仿真進行疲勞優化
1綜述
運用Abaqus、Tosca、Fe-safe聯合仿真，實現產品的疲勞優化。Abaqus進行有限元計算，結果ODB文件導入到Fe-safe中進行疲勞分析，疲勞分析的損傷值作為Tosca形狀優化的優化目標，Tosca對表面節點進行擾動，更新后的inp文件導入給Abaqus，如此循環實現疲勞優化。
圖1疲勞優化流程
2模型準備
2.1ABAQUS模型
有限元分析中采用線性分析，有2個LOADCASE，載荷分別為150MPa、70MPa（如圖2）。由于TOSCA中不支持*Part、*Instance、*Assemble等關鍵字，輸出inp文件時需進行設置，Model>Editattribute>Model>Donotusepartsandassembliesininputfile，如圖3所示。
圖2載荷
圖3輸出設置
導出inp后，寫批處理命令運行inp文件。
callabaqusjob=holeplate_damcpus=4int
2.2FE-SAFE模型
FE-SAFE中疲勞分析設置過程如下圖，導入FEA模型、設置分析集合材料、設置載荷工況，然后進行疲勞分析計算。
圖4FE-SAFE疲勞分析設置過程
疲勞計算完成后，在.\jobs\job_01\fe-results文件下生成holeplate_damResults.odb，last_run.stlx等文件。
展開 【4月11-14日 成都】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
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。
為幫助廣大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。本次培訓通過老師講解+理論解析+實際操作，詳情請參見第四部分“內容大綱”。
時間地點
時間：4月11日-4月14日（第一天報到，授課3天）
地點：四川*成都
主講專家
該課程講師，副教授，博士畢業于哈爾濱工業大學工程力學專業，擅長工程數值分析，14年仿真分析經驗；仿真領域涉及結構靜、動力計算，結構疲勞、損傷與斷裂，計算流體力學，流固耦合及多物理場耦合數值模擬，轉子及多體動力學，工程傳熱與熱應力計算，爆炸與沖擊力學，ansys二次開發等。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請發明專利2項。培訓70多場次，學員上千人。
內容大綱
報名費用
標準費用：3980元/人，食宿可統一安排，費用自理。
增值服務
贈送定制U盤一個；
同一單位2人報名9折優惠；同一單位3人以上（含）報名8. 5折優惠；
課程結束后可領取該課程課件、配套CAE模型及10套相關學習資料；
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。
展開 【11月22-25日 南京】結構振動、沖擊、碰撞計算、動力優化設計、振動疲勞分析與振動臺試驗模擬
為了讓廣大分析人員更好地掌握結構動力設計與計算的技巧，弄清Ansys workbench動力計算原理和操作技巧，特舉辦“結構振動、沖擊、碰撞計算、動力優化設計、振動疲勞分析與振動臺試驗模擬”專題培訓。
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、位移法和大剛度法的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，提升設計人員提高解決實際工程問題的能力。
時間地點
2019年11月22日-11月25日 江蘇*南京
（第一天報到，授課3天）
主講專家
該課程講師，副教授，博士畢業于哈爾濱工業大學工程力學專業，擅長工程數值分析，14年仿真分析經驗；仿真領域涉及結構靜、動力計算，結構疲勞、損傷與斷裂，計算流體力學，流固耦合及多物理場耦合數值模擬，轉子及多體動力學，工程傳熱與熱應力計算，爆炸與沖擊力學，Ansys二次開發等。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請發明專利2項。培訓70多場次，學員上千人。
增值服務
1、贈送定制U盤一個；
2、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；
3、課程結束后關注公眾號可領取該課程課件、配套CAE模型及同步教學視頻；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），作為講授的補充。
展開 電動汽車動力電池振動疲勞性能優化
電動汽車動力電池振動疲勞性能優化
VibrationFatigue Optimization for Electric Vehicle Power Battery
摘 要：基于整車運行工況及動力電池安全相關法規要求，需對動力電池進行振動疲勞性能驗證。采用標準振動載荷及疲勞分析軟件，可根據流程實現動力電池振動疲勞數值仿真分析。通過分析動力電池模態初步判斷振動疲勞風險部件，并為頻響分析提供支持；通過頻響分析初步判斷風險工況，并為振動疲勞提供計算輸入；振動疲勞分析發現并驗證風險位置，具體壽命及需整改區域。使用Altair軟件OptiStruct形貌優化對風險區域進行分析，確認優化方向及優化效果；結合結構特點及實現工藝設計優化風險部件，模態分析驗證了形貌優化及設計的正確性。對優化后動力電池頻響及振動疲勞性能分析，動力電池振動疲勞滿足預設指標，使用形貌優化方法提高動力電池振動疲勞性能是有效的。
關鍵詞：電動汽車，動力電池，振動疲勞，OptiStruct，頻響。
Abstract:Power Battery vibration fatigue performance is important to thevehicle, and the safety requirement of Power Battery is set up in manycountries, such as GB/T31467, etc.
展開 利用HyperStudy驅動多體結構雙向耦合LCA疲勞優化
利用HyperStudy驅動多體結構雙向耦合LCA疲勞優化.docx
結構振動、沖擊、碰撞計算、動力優化設計、振動疲勞分析與振動臺試驗模擬
1、結構優化設計簡介
2、優化設計中常用術語
3、結構優化方法與計算設置原理
4、結構動力優化原理
5、結構動力優化的分析系統
工程實例-1：基于FEM-GA（有限元-遺傳算法）的主軸振動特性優化計算
工程實例-2：基于動力優化設計的多盤轉子臨界轉速提升方法
結構振動疲勞壽命計算
1、隨機振動疲勞背景
2、疲勞計算方法對比
3、S-N曲線的描述
4、疲勞累積損傷理論
5、基于頻域法的結構振動疲勞壽命分析原理
6、結構隨機振動疲勞壽命分析流程
7、基于AWB-Ncode的振動疲勞計算方法
工程實例-1：自行車前叉振動疲勞壽命計算
備注
1、開課前老師會針對學員反饋的技術問題進行分析，對共性問題在課堂中老師會與學員共同分析探討、個性問題將在課下單獨交流。
展開 【3月19-21日 線上+西安】結構振動、沖擊、碰撞計算、動力優化設計、振動疲勞分析與振動臺試驗模擬
1、結構優化設計簡介
2、優化設計中常用術語
3、結構優化方法與計算設置原理
4、結構動力優化原理
5、結構動力優化的分析系統
工程實例-1：軸承結構的振動頻率和振動響應優化計算
工程實例-2：通過動力優化設計提高多盤轉子系統的臨界轉速
結構振動疲勞壽命計算
1、隨機振動疲勞背景
2、疲勞計算方法對比
3、S-N曲線的描述
4、疲勞累積損傷理論
5、基于頻域法的結構振動疲勞壽命分析原理
6、結構隨機振動疲勞壽命分析流程
7、基于WB-Ncode的振動疲勞計算方法
工程實例-1：自行車前叉振動疲勞壽命計算
備注
1、開課前老師會針對學員反饋的技術問題進行分析，對共性問題在課堂中老師會與學員共同分析探討、個性問題將在課下單獨交流。
展開 7月9-11日 直播+線下 | 結構振動、沖擊、碰撞計算、動力優化設計、振動疲勞分析與振動臺試驗模擬”專題
1、結構優化設計簡介
2、優化設計中常用術語
3、結構優化方法與計算設置原理
4、結構動力優化原理
5、結構動力優化的分析系統
工程實例-1：軸承結構的振動頻率和振動響應優化計算
工程實例-2：通過動力優化設計提高多盤轉子系統的臨界轉速
結構振動疲勞壽命計算
1、隨機振動疲勞背景
2、疲勞計算方法對比
3、S-N曲線的描述
4、疲勞累積損傷理論
5、基于頻域法的結構振動疲勞壽命分析原理
6、結構隨機振動疲勞壽命分析流程
7、基于AWB-Ncode的振動疲勞計算方法
工程實例-1：自行車前叉振動疲勞壽命計算
備注
1、開課前老師會針對學員反饋的技術問題進行分析，對共性問題在課堂中老師會與學員共同分析探討、個性問題將在課下單獨交流。
展開 焊點疲勞優化策略
雖然說目前疲勞分析更多只能定性，但是基于路譜的分析是趨勢，從企業角度來說，也愿意在設計階段把風險控制住，以免后期出問題了。 1:在rbe2周邊的焊點不合格，優先將焊點挪遠點，距離一般為5～15mm，一般就解決了 2～加結構膠，這也是最方便快捷的方法，目前的工業手段，加結構膠可能就是最佳了。很多車型結構膠都長發幾十米 3～多層焊，一般優先改成雙層焊，如果不允許，那就用燒焊代替其中一層 4～優化網格質量，排除三角形 附兩張圖，簡單說明下。
