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ncode分析流程.docx
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ncode分析流程
1介绍DesignLife:
简单的S-N疲劳
运用应力-寿命曲线(S-N)方法计算恒载荷下的疲劳寿命.S-N方法通常涉及名义应力失效和大量的循环失效的问题,例如循环次数大于
或者
或者长寿命问题。
S-N分析流程
五框技巧
在每种情况下,
1加载环境下结构的加载必须考虑(加载历史框)。
2必须作出某种形式的几何因素描述,通常表现为疲劳强度缩减因子(Kf),一个服从函数(Y)或者有限元分析结果,取决于分析的类型。
3材料循环荷载的响应必须定义在材料数据框中作为S-N曲线、应变寿命曲线和应力应变循环曲线。
这里有三个输入合并在一个cycle-by-cyclefatigueanalysis中,和一个后处理结果显示。
最初的结果应该是被最先考虑的,因为每个输入都遭受不同的变化和处理,由于模型或大或小的改变输入,初始疲劳分析结果影响后期处理灵敏度的结果。
放大:
shift+中键框选,或者shift+左键拖动或者shift+右键自由图画
旋转:
ctrl+左键
平移:
ctrl+右键
1、设置求解器属性
本例恒载荷选PeakValley无影响
2、设置材料属性(EditMaterialMap)
3、赋材料参数
4、编辑载荷(恒幅)
即:
最大3倍重力。
5、Run完成
2介绍DesignLife:
简单E-N疲劳
E-N方法通常涉及到的一些循环载荷相对较大,大的塑性变形和与他们他们有关的,相对较短的寿命。
典型的是指低周疲劳和应变疲劳,即使对高周疲劳也很有效。
低周疲劳转化为高周疲劳通常发生
到
次循环。
不像S-N方法,通过提供时间历程文件作为载荷文件的输入,E-N方法更加量化了结构区域发生破坏的循环次数。
E-N分析流程
因为E-N方法既可以用于高周疲劳也可以用于低周疲劳,它非常灵活。
也有可能用高周疲劳或者低周疲劳产生同样的结果。
1、编辑E-N分析属性
PeakVally减少了时间历程点数目,Limit用于粗糙计算疲劳
2、编辑材料属性
3、指定分析载荷
即默认配置。
4、后处理
显示循环次数最小的点,按循环次数排序。
3结构焊点疲劳分析
1、焊点疲劳分析流程
2、编辑材料属性
控制焊点大小的文件
根据板厚自动确定焊点的大小
3.编辑载荷
即默认配置。
4、run
5、后处理
控制焊点显示大小
如果计算焊点力超出了极限抗拉强度,需重新设置失效准则。
通过设置SpotWeldEngineAdvanceEditCheckStaticFailure
默认设置是False,不检查。
如果设为Stop则第一次检测到失效就停止计算,如果设置为Warn则遇到失效的情况只是警告,计算照常进行。
4多轴安全疲劳分析:
DangVan准则
1、DangVan准则分析流程
DangVan准则分析流程
DangVan准则的目的是处理高周疲劳问题,通常损伤是在微观水平。
公式是运用当前的剪切应力T(t)和静水压力P(t)与工况下极限应力比较,如果T(t)+aP(t)≤b就没有损伤。
其中a、b是疲劳测试中的材料参数。
b为扭转疲劳极限TAFE。
2、编辑材料属性
、
双击新建的材料名字看属性。
更新刚刚新建的材料。
3、编辑载荷
Divider设为1000是为了单位统一。
4、DangVan属性设置
本例只需要分析单元的上部,节省时间。
5、Run完成
6、后处理
设置最大最小值,同时为了更清楚的显示可以通过Group子选项来关闭实体单元只显示壳单元。
为了使两个数据整合在一起可以通过按钮
实现,也可通过右击property》Style》Plottype》Overlay。
如下图
散点图对应加载路径的微观剪切应力和静水压力的关系,如果红色线超出了蓝色线说明会发生失效。
安全因子小于1说明疲劳失效可能发生。
7、金属材料DangVan参数估计
参数a、b之间没有什么一定的关系,但是我们可以用金属的扭转疲劳和弯曲疲劳做一个参考。
结合静力学和疲劳的极限抗拉强度行为,经验结果有助于我们确定a、b的值。
在弹性静力学中,我们知道扭转和拉伸比率在0.577,在疲劳中,它是一个变化的数,取决于材料的尺寸和试样。
CETIM发现扭转疲劳和弯曲疲劳的比率在0.6左右,测试了几种抗拉强度极限在350MPa到2000MPa的钢材,经历了大约500次疲劳测试。
Moore,JasperandMacAdam发现比率在0.44-0.71,最后,Föppl发现钢铁的范围在0.48-0.75,铝合金在0.54-0.65。
我们采用Föppl方法计算a和b。
钢铁的扭转(t)和弯曲(f)疲劳平均比率为(0.48+0.75)/2=0.615
a=[3*(t-f/2)]/f=[3*(0.615-0.5)*f]/f=0.345在UTS=1400MPa以下时f通常接近0.5倍极限抗拉强度极限,我们取0.45UTS。
b=0.615*0.45UTS=0.28UTS
对于UTS>1400MPa,f=700MPa,所以b=0.615*700=430MPa,所以作为一个近似值a=0.35和b=0.28UTS如果UTS<1400MPa否则b=430MPa.
经验值如下:
5使用材料清单自定义DesignLife
这个过程包含3个模块。
FEmodel(geometry)
Loadtimehistories
BillofMaterials
1、增加材料清单输入端口
SNCAEFatigue》AdvancedEdit》MaterialMap右击AddMaterialmaploader》Materialmaploaderfrompipe
2、改变输入类型
名字通配符
给每个属性组创建一个材料组
3、材料清单分析流程
4、定义材料配置
5、Run
6、两个材料清单的流程结果对比
厚度改变导致疲劳寿命不同,连接方式同上,共用一个时间历程。
6工作循环分析
目的是分析多个事件,结合重复的工作循环的疲劳耐久。
在地面车辆行业,部件的寿命必须通过代表真实条件的测试,载荷有各种各样的形式和重复,这就是工作循环分析。
这些事件一般定义为事件历程,但是一些其他的载荷也是可以用的,例如恒幅载荷。
主要的线性损伤求和是用工作循环和多个结果相结合的方式。
另外,可以考虑是由于事件的交叉循环导致损伤。
一个工作循环分析往往采用多个有限元工况分析结果和多个载荷时间历程数据,瞬态分析的结果还可以用于过坑状况。
1、创建工作循环周期分析
有几种方式可以创建,现在我们采用ScheduleCreate方式创建,如下图所示。
2、进行ScheduleCreate设置选择CAEDutyCycle
CAEDutyCycle优先选择schedule类型的文件,另外它也接受TimeSeriesschedule文件,不同的文件后缀区分如下:
●CAEDutyCyclefile:
.dcy
●TimeSeriesschedulefile:
.sch
3、ScheduleCreate——添加时间序列事件
也可指定文件夹路径,然后ScanNow
事件重复次数
拖入ENAnalysis图标在工作面板,右击EditLoadingMapping。
选择先前创建的.dcy
4、ENAnalysis相关设置
右击AdvancedEdit。
限定分析类型和区域
以上对话框也可通过属性对话框来设置,下面两个是属性对话框独有的,AdvancedEdit功能所不具备的。
●ENEngine_EventProcessing
●ENEngine_OutputEventResults
5、赋予材料
6、完整的分析流程图如下
7、Run
8、选择关键位置
在结果中指定一点或者一系列的点,可以通过设置ENAnalysis来达到目的。
9、DutyCycle属性
EventProcessing:
定义分析怎么进行,默认状态是独立的,意思就是每个事件引起的损伤是独立的,并且所有的雨流循环是关闭的。
工作周期循环损伤是一系列重复事件损伤的求和。
●Independent:
在每个事件中关闭所有循环。
也就是说事件的损伤计算是独立的,就好像事件一直重复直到失效,从最大绝对值开始。
意味着接近残差值。
●CombinedFast:
它考虑了在事件中的损伤,一个大循环中有一个最大值事件B和最小值事件C,他考虑了事件中的所有循环。
它被称为快速分析是,每次分析只处理一个事件,它比独立分析更精确,因为它考虑了事件中所有循环,但是不包含一些假设,因此和全分析的结果不太一样。
●CombinedFull:
它考虑了每个事件的损伤和相应的重复因子。
对于大量的重复事件,就导致了非常长的时间历程和相当大的分析时间。
分析从最大绝对值开始。
OutputEventResults:
是否将每次事件的损伤输出之表格,方便我们看重要事件引起的重要部位,有助于加速分析和测试。
通过上面操作可以看出没个事件对损伤值的贡献。
10、CAE分析图表输出面板介绍
Compressedresults:
主要用于图形显示,因为他只包含部分结果,至于工作周期循环分析,只有完整的工作循环的结果可用图形显示。
为了得到图表中的每个事件的详细信息,你必须连接DataValuesDisplay到Fullresultsoutputtab,它也会提示你如果改变了输出面板或者输出面板数目。
11、创建Schedules
也可以通过如下方法创建Schedules。
右击AdvancedEdit》右击Loading》AddLoadProvider:
DutyCycleLoadProvider.》下方右击DutyCycleItem》atimeseriesloadprovider》选择AddLoadProvider:
TimeSeriesLoadProvider》Addtheactualtimehistory。
7用AdvancedEdit来配置CAE分析图形
配置文件可以用来做车身金属板的疲劳分析,这种类型的分析处理很重要,它经常牵扯到非常大的模型很多的静力分析工况(或者振动模态)和长时间的复杂的载荷方式。
一个配置文件通常有下列的特点:
●初步计算使用大量的时间历程过滤,证明重要区域。
●在关键区域用更加精确的方法。
●结果过滤和分类证明重要区域。
1、创建配置文件
BlankConfig1》AdvancedEdit。
2、设置有限元结果
3、编辑输入的有限元结果属性
右击FEResultImport1》AddFEImportAnalysisGroup。
4、设置有限元结果类型
单元中心点的结果
确保所有的组都选上
5、设置载荷
Loading》AddLoadProvider:
Timeseriesloadprovider.
6、增加材料数据
材料数据库名称
7、设置分析运行和结果处理
右击AnalysisRuns》AddAnalysisRun
右击AnalysisDefinition1>>addaMaterialMap。
8、添加后处理器图标
用于图形显示
右击Run1>>AddPostprocessor:
Eliminationpostprocessor.
9、添加第二个Run
可直接从Run1拖下来
双线程分析
ZeroDamageStressPercent:
10避免应力过低的点再次计算。
右击Run2》AddDynamicentitysubset
重命名EntitySubsetDynamic1toSubset来匹配在Run1中创建的:
PostProcessor》Elimination1:
中的名字EntitySubsetName
现在给Run2增加2个后处理面板。
右击Run2》AddPostprocessor:
Pipepostprocessor(重复2次)
PostProcessorPipe1重命名为FineResults-Display设置为propertyCompresstoTrue,主要是用于图形显示
PostProcessorPipe2重命名为FineResults–Tabulate属性设置+MaterialGroup,-Damage如下图:
中间不应有空格
10、保存设置
右击Job》SaveConfigurationAs,命名以.fej结尾如:
TwoStep.fej。
11、完整的流程图
12、修改模型输入属性
取消属性为BEAM和SOLID的属性和玻璃属性SHELL_85,ok。
13、Run
注意:
●第二次运行的损伤值比第一次的大
●第二次运行用没有过滤的时间历程,进行更复杂的分析,更加精确。
但是只计算受损最严重的5%的单元。
●你可以看到每个属性组有三个计算结果,和三个部件的结果。
8车轮疲劳分析:
一个更复杂的过程
在这个分析中你将预先加载一个流程,一个多通道的二进制时间序列事件,本例用三通道来创建一系列的载荷历程和模拟车轮滚动情况。
下面将会用到转动载荷超级图标TheRotational_LoadsSuperGlyph,它包括输入(input)输出(output)图标,2个时间序列计算(calculator)图标和一个信号分离(splitter)图标,通过打包成一个图标,简化了最终流程,也可以重复利用,
SGInput1glyph是一个三通道的时间历程文件,包含垂直通过,正弦通道和余弦通道。
垂直通道分解为车身坐标系Z向轮罩力和平面内的旋转力,正弦通道和余弦通道直接输出到传感器,用于确定旋转位置,这个文件见于通道1、101和102。
三个时间序列通过第一个计算器,用正弦和余弦创建第四个通道,用于指定车轮的旋转位置,即多少度。
衍生出来的通道见于通道2。
TimeSeriesCalculatorglyph,TSCalculator2用垂直载荷通道和已经计算好的车轮通道来创建20个额外的通道,每18度对应每个垂直载荷时间历程,第一个通道是0到18度,第二个通道是18到36度,等等。
TSCalculator2连接信号分离图标,移除最初的载荷历程通道和正弦余弦通道,得到位置通道,仅通过派生的时间历程通道。
1、设计问题
这个例子不同于以前的,它的循环是有车轮的旋转产生,不仅仅是载荷变化,传统的分析测试是用一系列恒定的静力,当车轮旋转指定的距离。
有时受旁边别的载荷的影响,而且载荷也是随时间变化的,更加符合实际分析情况。
这个例子结合了这个影响。
考虑了旋转和载荷最时间变化。
分析是在一段车轮上进行,为了更高的效率。
做这个简化缩减了运行时间和文件大小,载荷相对于车轮旋转很非常缓慢,那么这个假设就很有效。
如果集合不具有对称性就需要分析整个车轮。
2、定义分析流程
wheel_force_transducer.flo,将有限元结果和时间历程拖入相应的图标。
缩减模型尺寸
不要选择none,选任一stresses
3、材料映射
4、Run
ENAnalysisglyph:
●Runnumber
●Analysisnumber
●Entity
其中Entity是唯一一个与这个例子相关的。
4、后处理
●右击FEDisplay1窗口》Properties》Groups》GroupTypet选择Property
●ResultsLegend》ResultType选择Life
9缝焊结构的疲劳分析
缝焊结构的疲劳寿命分析已经应用于Volvo汽车组织。
尽管这个方法主要应用于汽车行业5mm以下的薄板,也适用于其他大结构。
本例用标准的缝焊疲劳分析图标进行分析受道路载荷的焊接吊臂,另外也可以应用AdvancedEdit和EditExposedProperties来修改图标。
1、设置模型属性
拖入op2文件进入工作面板,右击属性,选择单元类型为Property。
注意到这个纵臂是由几个部件焊接而成的,不同的部件代表不同的属性集,焊珠也有自己的属性集,为SHELL_22553我们将用这个焊接单元来进行分析。
要显示图形的个数
2、显示设置
3、基本流程图
4、输出面板介绍
●Compressedresults:
一般是基于单元的结果,但是如果你改变不同的配置结果会变的不一样,compressedresults通常只有一个结果,对应最大的损伤值,因此适合图形显示。
●Fullresults:
每个节点通常有多个计算结果,不适用于图形显示,但是使用于表格显示。
5、设置焊缝分析属性
DesignLif可以分析各种不同类型的焊接,包括角焊,重叠焊,激光焊。
本例已经设置好了,可以分析2中类型的焊点,即角焊和重叠焊。
下面我们做一些小的改动。
右击SeamWeldAnalysis图标》AdvancedEdit。
注意:
MidElementEdge比NodeOnElement应力集中更加不敏感。
由于本例分析的是角焊,所以删除重叠焊。
6、编辑暴露属性对话框
右击SeamWeldAnalysis图标《EditExposedProperties
这样就成功的添加到了属性对话框中。
这里就只有Weld_Fillet焊点分析类型了,而且有实体数据类型和结果位置选项,我们不必通过高级编辑区实现了。
7、编辑材料映射
对于每个材料组,都有三个SN材料曲线与之对应,即焊趾,焊根,焊喉的失效。
只有激光焊才需要定义焊喉材料,如果是一般的角焊和重叠焊,焊喉一般不予考虑。
在规范图标里,默认的材料为seam_steel,这是一组通用的钢铁的SN曲线,尽管钢铁的拉伸强度范围很广,但是焊接疲劳失效形式非常相似,因为这个原因,通用的SN曲线用于设计评估也是非常合理的。
8、编辑载荷映射
9、Run
10、后处理
小提示:
F9全屏
Dominantstressdirection为主应力方向,表明和X轴相关度,对于单元边的中点的计算方式,X轴垂直焊接方向,值越小代表越接近垂直。
现在我们调整分析属性来探索不同的应力恢复方法。
右击分析图标选择Property,改变设置如下:
●Welds_Fillet_EntityDataType=ForceMoment
●SeamWeldEngine_MultiaxialAssessment=None
●SeamWeldEngine_CombinationMethod=WeldNormal
●从节点力和节点力矩我们推断出应力恢复的影响,这种应力恢复方法,只有焊趾和焊根是正常的,所以没有必要进行多轴分析,这就是为什么用WeldNormal
方法的原因。
运用AbsMaxPrincipalstress或者CriticalPlanestress方法可以获得同样的答案。
10使用DesignLife进行虚拟振动测试
DesignLife包含振动疲劳分析能力来进行虚拟振动测试,应用PSD(功率谱密度)或者正弦载荷。
对于功率谱密度载荷,分析还需要频率响应函数(来自有限元模型),这由一组真实的和虚拟的不同的频率的应力计算,单位同功率谱密度一样。
DesignLife也有能力叠加振动载荷到静力工况。
1、创建振动疲劳分析流程
拖入OP2进入工作面板;Run。
可以查看功率谱密度PSD的情况。
2、完整的流程图
CAE振动疲劳分析图标有:
●2个有限元输入面板:
上面是连接有限元结果文件包含频率响应函数,下面的是输入静态偏置载荷。
●2个功率谱密度输入面板:
上面那个接受躲栏表格输入,下面接受直方图输入
●2个输出面板:
上面的压缩的结果用于图形显示,下面的用于表格显示。
3、材料映射
右击VibrationAnalysis图标》EditMaterialMapping。
4、编辑载荷映射
右击analysisglyph图标>>EditLoadMapping
DesignLife自动识别了FRF载荷工况,这个分析没有用静力工况。
右击1-PSDAcceleration》Assigntoselectedload。
5、改变分析图标属性
注意:
Top:
我们只计算试件的外表面。
Element:
采用单元中心点应力,而不外推到节点。
Pa:
试件的尺寸为m。
AbsMaxPrincipal:
试件没有任何主应力方向上的旋转。
6、Run
7、后处理
7个试件的振动测试频谱分析结果如下:
制成韦伯图如下:
分析结果明显很好地与实验数据相关联在这个简单的载荷工况下。
我们也可以讨论不同的功率谱密度计数方法的情况。
●Lalanne
●Dirlik
●NarrowBand
●Steinberg
Lalanne和Dirlik通常是最常用最有效的方法。
NarrowBand就像它的名字一样,它通常适合窄频情况,另外,它也是非常保守的。
如果你尝试了,你会发现在这个工况下,尽管载荷频率范围很广但是结果非常完美,是因为结构响应的关键区域基本上是窄带。
11用Python自定义SN分析方法
在这个例子中,我们用Python程序定义一个非标准的SN曲线格式(可能会用于航空应用),包括用这个新格式来进行平均应力修正,定制DesignLife。
1、Python的使用
为了运行这个例子,应该保证你的电脑安装了Python2.6.5。
DesignLife提供了七个不同的定义SN材料数据方式:
●Standard:
参数是以线性方式定义,应力(对数)VS寿命(对数)。
●MultiMeanCurve:
数字化SN曲线在不同平均应力值。
●MultiRRatioCurve:
数字化SN曲线在不同的载荷比率。
●Haigh:
数字化常寿命曲线。
●Bastenaire:
定义SN曲线用Bastenaire格式。
●MultiTemperatureCurve:
数字化SN曲线在不同的温度。
●Custom:
用户自定义方法。
允许用户用Python脚本语言定义材料数据。
另外还有不同的计算结合方式的平均应力的影响。
●None:
没有平均应力修正。
●Goodman:
用古德曼平均应力修正准则作为修正方法。
●GoodmanTensionOnly:
只用古德曼拉伸应力修正准则。
●Gerber:
用戈伯应力修正方法。
●GerberTensionOnly:
只用戈伯拉伸应力修正方法。
●Interpolate:
在不同的常寿命曲线之间插值。
●FKM:
用FKM描述方法。
尽管上述方法已经包括了绝大多数的需求,但是一些用户还是想要用SN公式和平均应力修正等不同于上述的方法,可能是因为:
●他们的公司建立了或者有SN公式。
●他们
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