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图1 在一个分析流程中同时计算基体材料和焊点的疲劳寿命新浦京棋牌手机版下载,4.准备材料数据疲劳分析需要材料
发布时间:2020-04-27 01:43
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西安本根打通线上线下,随时随地查看新fatigue产品发布于:2019-06-24 16:45发布人:sun6wuiqf来源:西安本根编辑点击量:2661.西安本根科技有限公司,是一家集fatiguex5c3bb6n、abaqus为一体的综合型现代化企业,为广大客户奉献专业、高品质的nastran专营机构。2.西安本根以优质的ANSYS Workbench的优质服务打造经典仿真平台品牌,致力于IT技术服务领域推动信息化产业进程而努力。西安本根依托IT技术人才,为客户提供一站式的仿真平台服务。西安本根专注IT领域技术服务十几年来,在技术沉淀了丰富的仿真平台项目运作支持经验,在服务上打造了知名的专业服务团队,为客户项目运作提供强有力的支撑和保障。产品拓展DesignLife是集成在ANSYS Workbench平台上的疲劳分析模块,在产品的开发阶段,我们是需要做疲劳仿真的,也就是基于有限元的虚拟疲劳寿命预测为客户提供先进的疲劳分析解决方案,包括应力寿命,应变寿命和DangVan求解器。DesignLife主要功能如下:1、应力疲劳 (单一,多曲线, Haigh图)2、应变疲劳(自动多轴修正)3、多轴安全系数分析(Dang Van)4、焊缝和点焊疲劳分析5、高温疲劳分析6、振动疲劳(振动台模拟)7、支持常幅值、单时间历程、多时间历程载荷8、丰富的材料疲劳性能数据库9、支持的有限元结果:静态分析(线性/非线性)、瞬态分析、模态分析、频谱响应DesignLife是一项较为复杂的工作,通常需要分析者对所分析的问题,以及需要从分析中获得什么样的结果有一个深刻的理解。通常所说的虚拟疲劳分析,指的是基于有限元分析结果的疲劳分析,就是将有限元分析结果,通常是应力应变结果,作为疲劳分析的一个主要输入。通过一个疲劳分析模型,计算出零部件或结构表面的疲劳寿命分布,以帮助判断设计寿命是否达到,或进行寿命优化设计。步骤如下:1.选择一个合适的Desinlife模型汽车疲劳分析中常用的分析模型有局部应力法、局部应变法、焊点疲劳分析法和焊缝疲劳分析法,另外还有较为复杂的DangVan多轴安全因子法、振动疲劳分析和高温疲劳分析等。不同的分析方法需要不同的有限元分析结果和材料性能输入。2.准备有限元分析结果一旦DesignLife模型已经选择,那么需要什么有限元分析结果也将明确。比如,局部应力或应变法通常需要应力结果,而焊点分析法则需要焊点单元的力和力矩。有限元分析通常对每一个作用在零部件或结构中的力和力矩做单位静力线性计算,应力输出结果可以是未平均的,或已平均的节点值,或者单元值。3.准备载荷输入数据使用什么载荷数据对于疲劳分析至关重要,载荷定义了汽车的使用环境,也决定了疲劳分析的结果。比如,载荷输入如果是试车场中采集的信号,那么疲劳分析结果将会是汽车在试验场中行驶的寿命,而不是在公共路面行驶的寿命。特别需要指出的是,对于汽车零部件或结构的疲劳分析,通常需要相对真实的时域载荷数据,以保证疲劳分析结果的合理性。如果无法测得实际的数据,那么多体动力学是分析载荷传递的强有力的工具。4.准备材料数据疲劳分析需要材料的疲劳性能数据,高精度的疲劳寿命预测离不开真实的材料性能输入。如果获得真实数据有困难,那么可从软件自带的材料数据库中寻找,nCode的DesignLife自带的200多种材料大多数是汽车用钢,如果数据库中也没有相对应的材料,那么软件可以根据材料的抗拉强度估算出S-N或E-N曲线。值得指出的是,汽车的疲劳分析有时着重于寿命的相对比较,材料性能的准确性并不是必须的。5.进行疲劳分析设定疲劳分析参数是一项非常重要的工作,一个疲劳分析模型一般包含许多选项,比如,平均应力修正、缺口修正和多轴性考虑等。同时,有限元结果、载荷数据和材料性能也有不同的输入类型,这些都需要设定。DesignLife还包括了一些诸如多分析任务、热点计算、多处理器并行计算、众多的疲劳结果输出格式及计算加速等功能。6.疲劳分析结果评价从一个疲劳分析中,通常可以得到疲劳寿命或疲劳损伤云图,以及每个计算节点或单元的疲劳结果和多轴性结果。正确判断分析结果的合理性、可靠性至关重要。对于疲劳理论的深刻理解,以及和以前的试验结果比较,有助于对结果作出准确的解读。3.西安本根科技有限公司的诚信、实力和产品质量获得业界的认可。欢迎各界朋友莅临参观、指导和业务洽谈。更多详细信息请访问:www.rootfea.com

图3 纵臂焊缝的疲劳分析流程

引言车轮是汽车的重要安全部件,对汽车的行驶安全性、平顺性和乘员舒适性有重要影响。车轮一般在随机动载荷作用下工作,造成车轮失效的主要形式为疲劳破坏。车轮在使用前必须通过多项性能试验,其中动态弯曲疲劳试验是一项重要的测试环节。文献[1]指出,车轮的疲劳破坏主要是由弯矩作用引起,弯曲疲劳成为车轮破坏的主要原因。如果能在设计阶段预测出车轮的疲劳寿命和破坏部位,将有利于结构改进和优化设计。近年来,铝合金车轮已经得到广泛使用,铝制车轮不仅可以提供较高的承载能力,节省能源消耗,而且还能满足外观个性化设计的要求。凭借经验的传统设计模式已经不能适应现代化的开发要求,目前已逐渐过渡到运用有限元技术的发展阶段。本文以某款22X8.5JJ 铝合金车轮为例,模拟动态弯曲疲劳试验过程,并预测车轮的疲劳寿命和破坏部位。1 车轮动态疲劳寿命预测分析过程分析流程如图1所示,首先对车轮进行有限元静态计算,得到试验条件下一个载荷循环的结果响应,然后提取各载荷步的应力、应变作为疲劳损伤载荷。疲劳寿命分析时采用主应变准则,并考虑平均应力的影响,最后应用Miner法则对单个载荷循环造成的损伤进行累积并计算疲劳寿命。

图4 全扭曲工况载荷与约束空间上位置关系

世界航空工业有着广阔的发展前景和巨大的商业市场,每年有着超过2500 亿美元的机会。空前的商机和竞争,促使世界各航空生产和研发机构致力于改善飞机性能、降低燃油消耗、减小噪音和污染排放。考虑到技术和商业的需求,飞机设计工程师们必须面对更多挑战,例如,因为空间布置的限制,零部件将更加复杂且需要使用更多新型材料。零部件将必须承受振动、过载和热冲击等载荷。飞机的结构可靠性标准和安全性要求也许是所有工业中最严格的。工程师们通常使用有限元分析(FEA)来研究飞机结构的强度和疲劳性能,使用显式分析(Explicit Analysis)来研究鸟撞、材料加工和大变形问题,使用电磁分析(CEM)预测电磁特性如雷达信号、电磁隐身等,使用流体动力学分析(CFD)来研究空气动力学、客舱通风(HVAC)和喷气发动机性能。另外,还使用多物理场耦合分析如流固耦合(FSI)研究气弹颤振问题等。ANSYS 令老式飞机青春焕发即使是在有限元方法和CAE 仿真工具出现之前就已诞生的老式飞机,同样也可以借助ANSYS 仿真重焕生机。

4. 车轮的疲劳寿命分析图4是一个车轮的疲劳分析流程,用实测的轴头垂向力对车轮的疲劳寿命进行预测。分析的主要输入为:轴头垂向力以及相对应的方向正弦和余弦;车轮在不同角度时中心受力后的有限元应力结果。分析采用关键面应力寿命法,流程中内含了一个将轴头各个时刻的垂向力分解到车轮相对应的各个旋转角,以对应于有限元应力结果。图中的疲劳损伤云图清楚地给出了可能的开裂位置,可在设计的早期对车轮进行寿命优化设计。

试验结果显示实际寿命小于设计寿命,破坏部位出现在螺栓孔至轮载窗口中间的部位,而轮辐没有出现裂纹现象。这种破坏模式是比较常见的,主要是因为该处结构强度较弱,弯矩载荷尚未向轮辐方向传递就发生了破坏;或是轮辐的结构强度太大,弯矩作用无法向轮辐方向传递,而集中在中间盘面部位引起车轮破坏。在对结构进行改进时应考虑增大轮辐减重槽体积,使轮辐刚度减小,便于载荷的均匀分布。对于受载作用较大的中间盘面也可以采用增加圆角过班,提高表面质量等措施。6 结论(1)通过静态有限元分析可以了解车轮的应力分布情况,有助于对结构进行改进,提高车轮的承载能力,实现轻量化设计。对比疲劳计算结论和试验结果,说明疲劳寿命的仿真计算能够较准确地预测疲劳失效部位,可以用于产品开发阶段的疲劳损伤分析,提高产品的一次通过率,降低研发成本和缩短研发周期。(2)利用类似分析方法,结合单位载荷下的有限元计算结果和车辆道路采谱,还可以汁算零部件在真实工作环境下的疲劳损伤,有利于改进结构设计,提高零部件的疲劳寿命。(end)

图6 全扭曲工况动态疲劳分析寿命云图

民用飞机空气动力特性分析,利用了ANSYS ICEM CFD 的混合网格和六面体网格功能,半自动化地对外流场进行高质量网格划分,提升了仿真精度和效率。

图1 在一个分析流程中同时计算基体材料和焊点的疲劳寿命

2 车轮动态弯曲疲劳试验车轮动态弯曲疲劳试验常用的标准有JWL标准、DOT标准和ISO标准等,这些标准都是模拟车轮在弯短作用下的受载情况。试验装置如图2所示,车轮固定在试验台上,通过加载杆对车轮施加旋转弯矩。

摘 要:本文基于应力分析结果,采用有效的疲劳寿命预估方法,利用专业耐久性疲劳寿命分析系统MSC.Fatigue 对该型商用车白车身进行S-N 全寿命分析,得其疲劳寿命分布与危险点的寿命值。采用结构优化、合理选材等方法,提高白车身结构的疲劳寿命。关键词:白车身;有限元;静态分析;疲劳寿命分析;优化前言在车身结构疲劳领域的国内研究中,1994 年,江苏理工大学陈龙在建立了车辆驾驶室疲劳强度计算的力学和数学模型基础上,提出了车辆驾驶室疲劳强度研究方法[1]。2001 年,清华大学孙凌玉[2]等首次计算机模拟了汽车随机振动过程。2002 年,上海汇众汽车制造有限公司王成龙[3]等应用FATIGUE 软件的分析,结合疲劳台架试验,探讨了疲劳强度理论在汽车产品零部件疲劳寿命计算中的应用,提出了提高零部件疲劳强度的方法。2004 年,同济大学汽车学院靳晓雄[4]等人提到进行零部件疲劳寿命预估,精确的有限元模型和可靠的材料疲劳数据是必需的,另外获得准确的实际运行工况下的道路输入载荷也非常关键。但由于客观条件的限制,国内这方面的研究非常有限,理论分析的多,对局部零部件研究的多,把车身整体作为研究对象的很少。本文以某型商用车疲劳寿命仿真分析及优化提高为内容,研究中,首先对白车身结构几何进行网格划分;之后使用MSC.Patran/Nastran 对白车身结构进行静态仿真;然后导入MSC.Fatigue 对白车身结构进行疲劳寿命仿真。在分析的基础上采用结构优化设计的方法优化结构、合理选择材料等,提高白车身结构的静态力学性能与动态疲劳寿命。1 疲劳寿命计算方法疲劳寿命计算需要载荷的变化历程、结构的几何参数,以及有关的材料性能参数或曲线[4]。图1为基于有限元分析结果的疲劳寿命分析流程。

例如第二次世界大战中广泛使用的T-34 飞机,使用螺旋浆发动机,现在仍然被用于飞行员训练和特技飞行。因为机翼主要承力结构件的材料可能发生疲劳破坏的原因,在2004年12 月,美国联邦航空局(FAA)停止了约500 架飞机的适航许可,随即,Raetech 公司根据General Aviation Mdoification 公司和T-34 拥有者的要求,利用ANSYS Workbench 对T-34 的承力结构件的铆钉连接部位的复杂结构进行了FEA 分析。Raetech 公司使用ANSYS Workbench 的CAD-CAE 一体化、高质量六面体网格、自动接触探测与定义、非线性求解专家控制等特色功能,快速而有效地确定了在各种载荷工况下各铆钉连接部位的应力分布。如图显示,在连接部位的最里端的铆钉孔位置,有很明显的应力集中发生,且应力水平较高,恰好和实际结构破坏位置非常接近。在ANSYS 有限元分析基础上又对该部位的应变量和疲劳裂纹扩展机理进行了分析,经过评估,认为T-34并未达到设计寿命极限,仍然可以继续使用。最后,经过FAA 的认证,许可T-34 飞机重返蓝天,并修订了T-34 的寿命评估报告以及该类铆钉连接部位的裂缝控制指标。高性能航空发动机的设计分析ANSYS 在航空喷气发动机和火箭发动机中的应用也有多年历史。航空发动机的设计,相对于机身有更多的尺寸和空间限制。工程师通常只能对结构进行小的改进以获得更好的动力性能。因为航空发动机的几何拓扑通常都较为类似,为优化动力性能就需要对结构件模型进行多次小的修改。这就导致发动机零部件结构的尺寸优化设计变得非常重要,而且精度要求极高。众所周知,网格质量对计算精度影响很大。发动机的叶片,通常需要使用高精度的结构化六面体网格,而较为复杂的燃烧室等部件则可采用混合网格以更好适应几何形状。GE 公司的GE Global Research 和GE Aircraft Engines 机构,一直在使用ANSYS ICEMCFD 来为发动机仿真提供高质量的六面体和混合网格。同时,该公司已经将ICEM CFD 作为整个CAE 仿真流程中统一的标准网格划分工具。

图4 车轮的疲劳分析

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除此之外,白车身各个部件之间是通过焊接连接起来的,两部件在焊接处具有完全相同的自由度,为刚性连接,可用一维rigid 单元模拟表示。在整个白车身模型中焊点多达上万个,需利用rigid 面板在焊点位置逐个施加。并且焊点与焊点、焊点与约束之间很容易出现过约束的情况。图3 为焊点图。

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