技術(shù)|ANSYS nCode DesignLife疲勞分析技術(shù)介紹

2016-10-25  by:CAE仿真在線(xiàn)  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

材料或結構受到多次重復變化的載荷作用后,雖然應力值始終沒(méi)有超過(guò)材料的強度極限,甚至比彈性極限還低,但是仍然可能發(fā)生破壞。這種在交變載荷作用下材料或結構的破壞現象,就叫做疲勞破壞。


疲勞破壞具有以下特征。

  • 第一,交變載荷峰值引起的應力在遠低于材料強度極限的情況下,就可能發(fā)生破壞。

  • 第二,破壞具有局部性質(zhì),在宏觀(guān)上均無(wú)明顯的塑性變形區域。

  • 第三,破壞之前要經(jīng)歷一個(gè)疲勞損傷的累積過(guò)程。

  • 第四,由于載荷及環(huán)境、材料及結構和加工工藝等因素的影響,疲勞壽命具有極大的分散性。


在日益嚴酷的市場(chǎng)競爭中,產(chǎn)品的壽命和可靠性成為人們越來(lái)越關(guān)注的焦點(diǎn)。由于結構疲勞,每年有大量產(chǎn)品在其有效壽命內報廢,由于疲勞破壞而造成的惡性事故也時(shí)有出現。


據統計,每年早期斷裂造成的損失達1190億美元,其中95%是由于疲勞引起的斷裂,如果應用疲勞耐久性技術(shù),其中的半數是可以避免的。因此許多企業(yè)將疲勞耐久性定為產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要指標。


不合格的耐久性設計可能引起產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題,由此導致產(chǎn)品召回、維修費用高、法律責任,并損壞品牌和企業(yè)聲譽(yù)。因此,使用更好的設計手段以提高產(chǎn)品耐久性越來(lái)越重要。過(guò)于保守的設計會(huì )造成生產(chǎn)制造成本高,缺乏競爭力。非保守的設計可能在意外條件下,甚至正常情況下導致產(chǎn)品不能使用。因此達到產(chǎn)品性能與成本的平衡才是產(chǎn)品設計成功的關(guān)鍵。


在傳統的設計過(guò)程中,機械產(chǎn)品的疲勞壽命通常是通過(guò)疲勞試驗得到,這種疲勞實(shí)驗具有很多局限性。

  • 第一,由于疲勞實(shí)驗分散性很大,所以需要對很多實(shí)體原型機進(jìn)行實(shí)驗。

  • 第二,很難或者根本不可能達到與實(shí)際一致的實(shí)驗條件。

  • 第三,實(shí)驗速度慢,周期長(cháng),耗資巨大。

  • 第四,無(wú)法及時(shí)對設計變動(dòng)做出反應。

  • 第五,由于疲勞壽命的影響因素有很多,通過(guò)實(shí)驗無(wú)法確定疲勞壽命對各個(gè)參數的敏感性。


因此疲勞壽命的仿真分析,越來(lái)越受到產(chǎn)品設計人員的關(guān)注。結合有限元計算結果進(jìn)行疲勞分析,可在物理樣機制造前進(jìn)行疲勞分析和優(yōu)化設計,真實(shí)預測產(chǎn)品的壽命,實(shí)現等壽命設計。設計階段的耐久性分析可以顯著(zhù)縮短產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間、提高產(chǎn)品可靠性,極大地降低制造物理樣機和進(jìn)行耐久性試驗所帶來(lái)的巨額研發(fā)費用。


ANSYS nCodeDesignLife是一款行業(yè)領(lǐng)先的疲勞耐久性仿真軟件。它可以在A(yíng)NSYS Workbench平臺上完成整個(gè)疲勞分析過(guò)程,操作界面友好。能夠讀取ANSYS、LS Dyna、Abaqus、Nastran等軟件的有限元計算結果,同時(shí)可以直接在Workbench中定義疲勞分析所需的材料屬性,并將數據自動(dòng)傳遞到ANSYS nCode DesignLife模塊進(jìn)行疲勞壽命計算和優(yōu)化。


ANSYS nCodeDesignLife提供了完整的疲勞分析流程,基于有限元結果進(jìn)行疲勞壽命分析,可以模擬所有類(lèi)型的疲勞破壞,包括應力疲勞分析、應變疲勞分析、焊接疲勞分析、振動(dòng)疲勞分析、熱-機械疲勞分析和加速試驗分析。


為了方便工作流程的進(jìn)行,ANSYSnCode DesignLife提供了先進(jìn)的、用戶(hù)界面友好的疲勞計算功能,以最少的設置進(jìn)行復雜模型的疲勞壽命計算。


優(yōu)化后掛鉤的疲勞壽命延長(cháng)了一倍


ANSYS nCodeDesignLife包含用于將實(shí)驗數據和仿真結果進(jìn)行聯(lián)合和修正的工具。多種數據處理流程能夠對測試數據進(jìn)行各種操作、編輯和顯示。


ANSYS nCodeDesignLife可以與ANSYS優(yōu)化模塊聯(lián)合使用并生成敏感度圖,敏感度圖可以顯示輸入參數如何影響輸出結果的變化。使用這個(gè)工具,用戶(hù)可以選擇對疲勞壽命影響較大,同時(shí)對產(chǎn)品重量影響較小的參數進(jìn)行優(yōu)化。


ANSYS nCodeDesignLife憑借其在疲勞耐久性設計領(lǐng)域的完備功能和易用性,成為現代企業(yè)在產(chǎn)品設計過(guò)程中考慮疲勞耐久性設計的首選工具。




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