高級(jí)結(jié)構(gòu)疲勞分析ansys_fe-safe

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1、高級(jí)結(jié)構(gòu)疲勞分析ANSYS/FE-SAFE高級(jí)結(jié)構(gòu)疲勞分析ANSYS/FE-SAFE產(chǎn)品投放市場(chǎng)后，如果在耐久性方面出現(xiàn)問(wèn)題將會(huì)造成許多新產(chǎn)品失去競(jìng)爭(zhēng)力，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)又使企業(yè)形象蒙受巨大的負(fù)面影響。在中國(guó)，由于疲勞耐久性與可靠性不過(guò)關(guān)造成的產(chǎn)品問(wèn)題更是普遍存在，是國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的最重要因素之一。國(guó)際上，每年因結(jié)構(gòu)疲勞的原因，大量產(chǎn)品在其有效壽命期內(nèi)報(bào)廢，由于疲勞破壞而造成的惡性事故也時(shí)有出現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲每年早期斷裂造成的損失達(dá)800億歐元，而美國(guó)每年早期斷裂造成的損失達(dá)1190億美元，其

2、中95%是由于疲勞引起的斷裂。而通過(guò)應(yīng)用疲勞耐久性分析技術(shù)，其中的50%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(biāo)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員在概念或詳細(xì)設(shè)計(jì)階段通常使用簡(jiǎn)單而不真實(shí)的計(jì)算來(lái)估計(jì)產(chǎn)品的壽命，而對(duì)這些估計(jì)壽命的驗(yàn)證通常是通過(guò)一定量物理樣機(jī)的耐久試驗(yàn)得到，不但試驗(yàn)周期長(zhǎng)、耗資巨大，而且許多相關(guān)參數(shù)與失效的定量關(guān)系也不可能在試驗(yàn)中得出，試驗(yàn)結(jié)論還可能受許多偶然因素的影響。因此對(duì)于產(chǎn)品疲勞壽命的仿真分析方法越來(lái)越受到產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的關(guān)注。ANSYS/FE-SAFE是美國(guó)ANSYS公司與

3、英國(guó)安全技術(shù)公司（SAFETECHNOLOGYLIMITED）緊密合作的產(chǎn)品，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞耐久性分析的專用軟件。在軟件開發(fā)過(guò)程中，每年投資數(shù)百萬(wàn)美元用于研發(fā)，并進(jìn)行了大量的材料參數(shù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際結(jié)構(gòu)件的試驗(yàn)驗(yàn)證。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段使用ANSYS/FE-SAFE，可在物理樣機(jī)制造之前進(jìn)行疲勞分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，真實(shí)地預(yù)測(cè)產(chǎn)品的壽命，實(shí)現(xiàn)等壽命周期設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)階段的耐久性分析可以顯著縮短產(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(jī)和進(jìn)行耐久性試驗(yàn)所帶來(lái)的巨額研發(fā)費(fèi)用。ANSYS/FE-SAFE耐久性分析技術(shù)可廣泛應(yīng)用

4、于從空間站、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)到汽車、火車；從空調(diào)、洗衣機(jī)等家電產(chǎn)品到電子通訊系統(tǒng)；從艦船到石化設(shè)備；從內(nèi)燃機(jī)、核能、電站設(shè)備到通用機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域。疲勞分析及概念疲勞破壞的概念當(dāng)材料或結(jié)構(gòu)受到多次重復(fù)變化的載荷作用后，在應(yīng)力值雖然始終沒(méi)有超過(guò)材料的強(qiáng)度極限，甚至比彈性極限還低的情況下就1高級(jí)結(jié)構(gòu)疲勞分析ANSYS/FE-SAFE可能發(fā)生破壞。這種在交變載荷持續(xù)作用下材料或結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象，就叫做疲勞破壞。疲勞破壞的特征材料力學(xué)是根據(jù)靜力試驗(yàn)來(lái)確定材料的機(jī)械性能（比如彈性極限、屈服極限、強(qiáng)度極限）的，這些機(jī)械性能沒(méi)有充分反映材

5、料在交變載荷作用下的特性。因此，在交變載荷作用下工作的零件和構(gòu)件，如果還是按靜載荷去設(shè)計(jì)，在使用過(guò)程中往往就會(huì)發(fā)生突如其來(lái)的破壞。疲勞破壞與傳統(tǒng)靜力破壞的本質(zhì)區(qū)別z靜力破壞是一次最大載荷作用下的破壞；疲勞破壞是多次反復(fù)載荷作用下產(chǎn)生的破壞，它不是短期內(nèi)發(fā)生的。z當(dāng)靜應(yīng)力小于屈服極限或強(qiáng)度極限時(shí)，不會(huì)發(fā)生靜力破壞；而交變應(yīng)力在遠(yuǎn)小于靜強(qiáng)度極限，甚至小于屈服極限的情況下，疲勞破壞就可能發(fā)生。z靜力破壞通常有明顯的塑性變形產(chǎn)生；疲勞破壞通常沒(méi)有外在宏觀的顯著塑性變形跡象，即便是塑性良好的金屬，其疲勞破壞形式也象脆性破壞一

6、樣，事先不易覺(jué)察出來(lái)，這表明疲勞破壞具有更大的危險(xiǎn)性。z在靜力破壞的斷口上，通常只呈現(xiàn)粗粒狀或纖維狀特征；而在疲勞破壞的斷口上，總是呈現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域特征，一部分是平滑的，另一部分是粗粒狀或纖維狀。因?yàn)槠谄茐臅r(shí)，首先在某一點(diǎn)（通常接近構(gòu)件表面）產(chǎn)生微小的裂紋，其起點(diǎn)叫“疲勞源”，而裂紋從疲勞源開始，逐漸向四周擴(kuò)展。由于反復(fù)變形，裂開的兩個(gè)面時(shí)而擠緊，時(shí)而松開，這樣反復(fù)摩擦，形成一個(gè)平滑區(qū)域。在交變載荷繼續(xù)作用下，裂紋逐漸擴(kuò)展，承載面積逐漸減少，當(dāng)減少到材料或構(gòu)件的靜強(qiáng)度不足時(shí)，就會(huì)在某一載荷作用下突然斷裂，其斷裂面呈粗

7、粒狀或纖維狀。z靜力破壞的抗力主要取決于材料本身；而疲勞破壞的抗力與材料的組成、構(gòu)件的形狀或尺寸、表面加工狀況、使用條件以及外部工作環(huán)境都有關(guān)系。ANSYS/FE-SAFE的功能特點(diǎn)z獨(dú)有高溫、蠕變疲勞分析功能z能有效處理塊載荷譜、快速分析旋轉(zhuǎn)載荷作用下的疲勞壽命z能有效處理采用PSD的頻域載荷，計(jì)算隨機(jī)振動(dòng)情況下的疲勞壽命z可仿真復(fù)雜的“試驗(yàn)場(chǎng)”載荷條件z可進(jìn)行焊接部位的疲勞分析z可考慮殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響ANSYS/FE-SAFE概述ANSYS/FE-SAFE由用戶界面、材料數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、疲勞分析程序和信

8、號(hào)處理程序組成。ANSYS/FE-SAFE讀取有限元分析計(jì)算出的單位載荷或?qū)嶋H工作載荷下的彈性應(yīng)力，然后根據(jù)實(shí)際載荷工況和交變載荷形式將結(jié)果比例迭加以產(chǎn)生工作應(yīng)力時(shí)間歷程；也可換算成特定類型載荷作用下的彈塑性應(yīng)力。1、材料數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)ANSYS/FE-SAFE提供了一個(gè)全面的材料疲勞特性數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，含有上百種常用的鋼、2高級(jí)結(jié)構(gòu)疲勞分析ANSY