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ACM體單元焊點(diǎn)疲勞案例詳解1、背景介紹本案例將詳細(xì)展示如何在nCode疲勞軟件中計(jì)算ACM體單元焊點(diǎn)疲勞壽命的全過(guò)程。ACM體單元為中間一個(gè)六面體單元，上下通過(guò)RBE3單元與薄板連接。

研討會(huì)簡(jiǎn)介：車燈在路面顛簸、發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)下易出現(xiàn)支架斷裂、焊點(diǎn)疲勞等問(wèn)題，是汽車可靠性開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。本次 ANSYS 車燈振動(dòng)疲勞分析研討會(huì)，圍繞輸入數(shù)據(jù)規(guī)范、核心分析方法、仿真結(jié)果解讀及工程優(yōu)化建議四大模塊展開(kāi)教學(xué)，幫助工程師快速掌握從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備到方案迭代的全流程仿真技能，高效解決車燈振動(dòng)疲勞失效難題。

<h2>1、背景介紹</h2><p>本案例將詳細(xì)展示如何在nCode疲勞軟件中計(jì)算CWELD焊點(diǎn)疲勞壽命的全過(guò)程。nCode的焊點(diǎn)疲勞，是在Nastran軟件基礎(chǔ)上，采用Cbar單元連接兩塊薄板模擬焊點(diǎn)，通過(guò)提取Cbar單元的力和力矩，及焊點(diǎn)周圍的shell單元的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，通過(guò)給定焊核的SN曲線進(jìn)行計(jì)算其疲勞壽命。

</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號(hào)，局面發(fā)生了轉(zhuǎn)變。ANSYS Workbench以其創(chuàng)新的用戶界面和工作流程，簡(jiǎn)化了仿真過(guò)程，極大地提升了用戶體驗(yàn)，因此迅速被廣泛應(yīng)用，其普及程度甚至超越了傳統(tǒng)的ANSYS經(jīng)典版本。目前，ANSYS Workbench已經(jīng)發(fā)展到24.0版本，繼續(xù)引領(lǐng)著行業(yè)的進(jìn)步。

Icepak CFD結(jié)果包括在內(nèi)，作為結(jié)構(gòu)有限元分析的輸入 -必須正確考慮PCBA在其外殼內(nèi)膨脹和屈曲/翹曲，溫度梯度導(dǎo)致組件/板膨脹率不匹配以及與溫度相關(guān)的材料特性所產(chǎn)生的約束效應(yīng) -在此分析中導(dǎo)入溫度分布 熱-固耦合——相同網(wǎng)格/不同網(wǎng)格耦合 焊點(diǎn)疲勞分析

ANSYS Mechanical（工作臺(tái)）利用 ANSYS 中的一項(xiàng)新功能即智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)恒定幅值載荷條件下的裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。在線彈性斷裂力學(xué) (LEFM) 假設(shè)下，采用巴黎定律模型評(píng)估具有不同 MCTS 配置的改進(jìn)緊湊拉伸試樣 (MCTS) 的混合模式疲勞壽命。該方法涉及通過(guò)增量裂紋擴(kuò)展分析準(zhǔn)確評(píng)估應(yīng)力強(qiáng)度因子 (SIF)、裂紋擴(kuò)展路徑和疲勞壽命評(píng)估。

研究的主要目標(biāo)是展示裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，并研究孔洞對(duì)改進(jìn)型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。研究使用了ANSYS Mechanical (Workbench)軟件，利用ANSYS中的智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。巴黎定律模型被用來(lái)評(píng)估不同配置的MCTS在線性彈性斷裂力學(xué)（LEFM）假設(shè)下的混合模式疲勞壽命。

本文使用ANSYS Workbench對(duì)固定機(jī)翼進(jìn)行疲勞計(jì)算，不涉及ACP鋪層，ACP鋪層后無(wú)法進(jìn)行疲勞計(jì)算。需要機(jī)翼ACP鋪層強(qiáng)度校核對(duì)應(yīng)模型文件和視頻，請(qǐng)選擇其他對(duì)應(yīng)的付費(fèi)文檔或者聯(lián)系作者獲得。 疲勞設(shè)置曲線 壽命圖及損傷圖，后文及視頻中具有詳細(xì)解釋，該處僅為結(jié)果展示。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)連桿的三維模型處理2、學(xué)習(xí)靜結(jié)構(gòu)分析步的建立3、學(xué)習(xí)連桿疲勞分析的載荷施加4、學(xué)習(xí)疲勞分析的設(shè)置5、學(xué)習(xí)平均應(yīng)力修正的設(shè)置案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.案例介紹了ANSYS workbench 連桿疲勞分析。

3 Ansys nCode DesignLife 疲勞解決方案· 疲勞仿真的重要性· Ansys nCode DesignLife疲勞壽命仿真流程· Ansys nCode DesignLife疲勞仿真功能· Ansys nCode DesignLife優(yōu)勢(shì)與價(jià)值· Ansys nCode DesignLife常見(jiàn)應(yīng)用案例· 焊縫疲勞分析· 高溫疲勞· 熱和力疲勞

(3）回轉(zhuǎn)臺(tái)疲勞壽命分析將回轉(zhuǎn)臺(tái)載荷譜文件與應(yīng)力分析結(jié)果導(dǎo)入至ANSYS系統(tǒng)的的根目錄中，在可視化圖形界面拖入相應(yīng)的疲勞分析模塊，通過(guò)模塊連接并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，以確定回轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行所需觸發(fā)的事件及載荷。而后，在系統(tǒng)疲勞求解器模塊中設(shè)置材料的S-N曲線以及求解方式，經(jīng)ANSYS求解即可獲取回轉(zhuǎn)臺(tái)疲勞壽命的預(yù)估結(jié)果。如圖6所示。

近年來(lái)，Ansys不斷將nCode DesignLife的相關(guān)分析功能整合到Mechanical界面下，目前已經(jīng)能夠支持常見(jiàn)的疲勞分析功能及參數(shù)設(shè)置，且易用性更強(qiáng)。 另一方面，Ansys Mechanical 也在持續(xù)增強(qiáng)和完善其裂紋擴(kuò)展分析的相關(guān)功能。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)彎軸的三維模型處理2、學(xué)習(xí)靜結(jié)構(gòu)分析步的建立3、學(xué)習(xí)彎軸疲勞分析的載荷施加4、學(xué)習(xí)疲勞分析的設(shè)置5、學(xué)習(xí)平均應(yīng)力修正的設(shè)置案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.案例介紹了ANSYS workbench 彎軸疲勞分析。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)車門鉸鏈的三維模型處理2、學(xué)習(xí)車門鉸鏈靜結(jié)構(gòu)分析步的建立3、學(xué)習(xí)車門鉸鏈疲勞分析的載荷施加4、學(xué)習(xí)車門鉸鏈疲勞分析的設(shè)置5、學(xué)習(xí)平均應(yīng)力修正的設(shè)置案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.

疲勞分析是分析結(jié)構(gòu)受到周期性載荷作用下，結(jié)構(gòu)應(yīng)力遠(yuǎn)小于強(qiáng)度極限情況，甚至結(jié)構(gòu)應(yīng)力比彈性極限還低的情況下就可能發(fā)生破壞的情況。Ansys nCode是國(guó)際著名的疲勞耐久性仿真分析軟件，其多個(gè)版本以前已經(jīng)可以和Ansys Mechanical進(jìn)行無(wú)縫以進(jìn)行聯(lián)合分析。

此方法兼顧了前面兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行應(yīng)變能的計(jì)算和焊點(diǎn)疲勞壽命的評(píng)估。Ansys Sherlock就是采用的這種方法，具體的算法和分析流程見(jiàn)下文。 Sherlock焊點(diǎn)疲勞算法 Sherlock在計(jì)算焊點(diǎn)疲勞時(shí)，通過(guò)失效物理的方式，采用基于應(yīng)變能的經(jīng)驗(yàn)公式。

Ansys中國(guó)結(jié)構(gòu)工程師，博士，畢業(yè)于上海交通大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)，主要負(fù)責(zé)Ansys結(jié)構(gòu)及疲勞分析技術(shù)支持工作，十余年有限元理論研究及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。