久負(fù)盛譽(yù)的高級疲勞分析軟件

1、MSC.Fatigue久負(fù)盛譽(yù)的高級疲勞分析軟件MSC.Fatigue是MSC.Software公司與英國謝非爾德nCode國際公司（nCode International）緊密合作的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高級疲勞分析軟件。nCode公司在全球的疲勞與壽命領(lǐng)域久負(fù)盛譽(yù)。耐久性虛擬試驗 在產(chǎn)品設(shè)計階段使用MSC.Fatigue，可在設(shè)計制造過程之前進(jìn)行疲勞分析，并為集成的壽命管理創(chuàng)造一個MCAE環(huán)境，真實地預(yù)測產(chǎn)品的壽命，極大地降低生產(chǎn)原型機(jī)和進(jìn)行疲勞壽命測試所帶來的巨額開銷。MSC.Fatigue已經(jīng)使世界眾多的知名公司和企業(yè)從中獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。涉及從空間站、飛機(jī)發(fā)動機(jī)到汽車、鐵路，從空調(diào)、洗衣

2、機(jī)等家電產(chǎn)品到電子通訊系統(tǒng)，從艦船到石油化工，從內(nèi)燃機(jī)、核能、電站設(shè)備到通用機(jī)械制造等各個領(lǐng)域。早期疲勞分析可提高產(chǎn)品的可靠性，增強(qiáng)客戶對產(chǎn)品性能的信心，同時也可減少售后保修維護(hù)等費(fèi)用，避免產(chǎn)品招回等難以預(yù)計的嚴(yán)重后果。一MSC.Fatigue 特色l 可與MSC.Patran完全集成；l 支持多種有限元軟件的求解結(jié)果；l 自帶大量的材料疲勞特性數(shù)據(jù)庫l 獨(dú)特的隨機(jī)振動條件下的疲勞壽命；l 獨(dú)特的旋轉(zhuǎn)車輪的疲勞分析；l 具有重設(shè)計循環(huán)能力，進(jìn)行真實載荷工況仿真;l 支持Msc.Nastran所有的CWELD 選項 ALIGN, GRIDID, ELEMID, PARTPAT & ELP

3、AT,3-層板連接處理, 支持XDB 和 .op2 文件;l Windows-Unix 無限制交互通訊;二MSC.Fatigue 功能模塊1MSC.Fatigue疲勞壽命分析前后處理器疲勞分析的流程一般有五步：1）輸入循環(huán)材料特性2） 輸入時變載荷(或頻域)3） 輸入幾何信息(有限元應(yīng)力或應(yīng)變)4）執(zhí)行疲勞求解5）計算結(jié)果的可視化處理MSC.Fatigue采用MSC.Patran作為前后處理器，其界面按照疲勞分析的流程而設(shè)計，可有效引導(dǎo)用戶一步步完成疲勞分析。同時可十分方便地對輸入?yún)?shù)進(jìn)行修改，以判斷結(jié)構(gòu)的疲勞靈敏度及進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計?？芍苯幼x入多種有限元軟件的計算結(jié)果進(jìn)行疲勞壽命分析，支持的有限

4、元軟件和文件格式有：l MSC.Patran 的中性文件及外部(單元、節(jié)點(diǎn)等)結(jié)果文件l MSC.Patran、MSC.FEA、MSC.AFEA結(jié)果文件l MSC.Nastran的OUTPUT2文件、.xdb結(jié)果文件及bulk數(shù)據(jù)文件等l MSC.Marc結(jié)果文件l ABAQUS結(jié)果文件l ANSYS結(jié)果文件l SDRC通用文件MSC.Fatigue的分析結(jié)果及輸入的有限元結(jié)果可通過不同的方式進(jìn)行顯示處理，包括：l 比例階梯圖、云文圖、等值線圖及文字報告包括損傷(線性和對數(shù)比例)、壽命重復(fù)及用戶單位定義(線性和對數(shù)比例)、安全因子、雙軸預(yù)估參數(shù)l 殘余度、殘余應(yīng)力、比例因子的靈敏度顯示l 快速

5、圖形顯示最大損傷區(qū)域，最差安全系數(shù)和最大雙軸l 訪問材料庫，時間歷程庫，載荷歷程庫l MPVXMUL讀取的文件多達(dá)999個2MSC.Fatigue Basic 全壽命及初始裂紋分析 MSC.Fatigue Basic根據(jù)有限元模型提供的結(jié)構(gòu)應(yīng)力或應(yīng)變分布、結(jié)構(gòu)載荷的變化、材料的疲勞特性等條件預(yù)測結(jié)構(gòu)壽命。分析中既可采用傳統(tǒng)的S-N方法，也可采用更加現(xiàn)代的局部應(yīng)變法（或稱初始裂紋法）。全壽命法，即通常所說的應(yīng)力壽命法或S-N方法，并不嚴(yán)格區(qū)分裂紋產(chǎn)生和裂紋擴(kuò)展，而是給出結(jié)構(gòu)發(fā)生失效前的全壽命估計。初始裂紋法，即初始裂紋模型（或應(yīng)變-壽命（-N）模型），為預(yù)測產(chǎn)品產(chǎn)生初始裂紋壽命提供依據(jù)。初始裂紋

6、法和全壽命法所共有的特點(diǎn)為：l 雨流循環(huán)計數(shù)，矩陣（bin）大小可變（32，64，128）l 統(tǒng)計余度參數(shù)l 表面光潔度/表面處理修正l Palmgren-Miner線性損傷累積，可變Miner累積量(>0，缺省值為1.0)l 自定義壽命l 多軸應(yīng)力狀態(tài)評估l 安全因子分析l 應(yīng)力/應(yīng)變張量的合成/分解：任意分量、主應(yīng)力/主應(yīng)變最大絕對值、帶符號的Von Mises等效值、帶符號的Tresca/Shear等效值3MSC.Fatigue Fracture 裂紋擴(kuò)展分析MSC.Fatigue Fracture根據(jù)有限元計算結(jié)果、模型結(jié)構(gòu)形狀，結(jié)構(gòu)載荷的變化以及材料的疲勞特性等條件，預(yù)測裂紋的

7、擴(kuò)展速率和時間。研究裂紋擴(kuò)展常采用傳統(tǒng)的線彈性斷裂力學(xué)（LEFM）。裂紋擴(kuò)展法有以下特點(diǎn)：l Kitagawa最小裂紋尺寸l 斷裂韌性破壞準(zhǔn)則l 平均應(yīng)力修正l 循環(huán)累計的雨流循環(huán)計數(shù)l 初始以及最終裂紋長度的確定l 平面應(yīng)力修正l 切口效應(yīng)建模l 遲滯以及閉合效應(yīng)建模l 基于有效應(yīng)力密度范圍的修正Paris原理l 用戶自定義壽命單位l 斷裂力學(xué)的三角求解（應(yīng)力應(yīng)力密度裂紋長度）l 與NASA/FLAGRO2.03的圖形接口l 應(yīng)力/應(yīng)變張量的合成分解：任意分量、主應(yīng)力/主應(yīng)變最大絕對值、帶符號的Von Mises等效值、帶符號的Tresca/Shear等效值4MSC.Fatigue Util

8、ities 高級疲勞和加載功能Utilities模塊所包含的高級適用的應(yīng)用程序，可幫助MSC.Fatigue用戶收集，分析和處理諸如應(yīng)力或應(yīng)變時間歷程的測量值等數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步MSC.Fatigue分析做好準(zhǔn)備。其具體應(yīng)用可分為四大類：l 高級的載荷處理l 高級的疲勞分析和顯示l 文件傳送l 繪圖和打印5MSC.Fatigue Vibration 振動疲勞分析 MSC.Fatigue Vibration可預(yù)測結(jié)構(gòu)或部件在隨機(jī)振動條件下的疲勞壽命。主要用于振動敏感系統(tǒng)，可以根據(jù)有限元分析所得的應(yīng)力功率譜密度函數(shù)(PSD's)或傳遞函數(shù)，預(yù)估結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。當(dāng)使用傳遞函數(shù)時，其功能可分成應(yīng)力

9、響應(yīng)過程和疲勞分析兩個部分。 MSC.Fatigue Vibration包含有最新的應(yīng)力分析工具，能夠給出多載荷工況、頻域問題的求解方法，同時還包含對應(yīng)力張量遷移性和雙軸檢查的最新進(jìn)展。6MSC.Fatigue Spot Weld 點(diǎn)焊的疲勞壽命分析MSC.Fatigue.Spot Weld基于有限元分析，可預(yù)測兩塊金屬板在點(diǎn)焊連接處的疲勞壽命。計算中將結(jié)構(gòu)的點(diǎn)焊看作是連接兩塊金屬板的CWELD 單元或者剛性單元，而金屬板用薄殼單元描述。該方法利用連接單元橫截面所受的力和力矩來計算焊接處的應(yīng)力，然后采用S-N方法，完成結(jié)構(gòu)的全壽命疲勞分析。焊點(diǎn)疲勞壽命分布 采用Spot Weld，可準(zhǔn)確預(yù)測點(diǎn)

10、焊的疲勞壽命，優(yōu)化點(diǎn)焊的數(shù)量和大小，從而降低制造成本，增加產(chǎn)品可靠性。如汽車的車身結(jié)構(gòu)通常有數(shù)千甚至上萬個焊點(diǎn)。在生產(chǎn)流水線上，每一個機(jī)器手所能處理的點(diǎn)焊數(shù)量是有限的，因設(shè)計造成焊點(diǎn)布置不合理，其結(jié)果必然是無用焊點(diǎn)數(shù)增加，而每增加一個焊點(diǎn)就意味著生產(chǎn)線的成本增加3萬美元。CWELD焊點(diǎn)有限元模型7MSC.Fatigue Wheels車輪的疲勞壽命分析可以使用MSC.Fatigue Wheels對車輪或其它旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行疲勞分析，這些結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為承受的載荷是沿著旋轉(zhuǎn)體的外圍傳播的。通過載荷施加到車輪連續(xù)扇區(qū)上而完成仿真分析。在MSC.Fatigue中所有載荷工況的定義使用"Loading&

11、quot;，用戶界面非常容易處理，并且使用每個載荷工況的應(yīng)力結(jié)果?？梢岳L出載荷施加到車輪連續(xù)扇區(qū)上，車輪上每一個節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力-歷史。通過使用載荷工況的應(yīng)力結(jié)果，可以確定旋轉(zhuǎn)變化的每一個節(jié)點(diǎn)的一個完整的應(yīng)力時間歷史和疲勞損傷?？梢栽趽p傷最嚴(yán)重的表面角度為每一個節(jié)點(diǎn)繪出疲勞壽命和疲勞損傷云圖等方式顯示疲勞結(jié)果。MSC.Fatigue Wheels應(yīng)用領(lǐng)域：l 所有類型的車輪或帶輪的交通工具。l 在循環(huán)載荷作用下的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。8MSC.Fatigue Multiaxial 多軸初始裂紋分析 與常用的單軸或比例載荷情況不同，MSC.Fatigue Multiaxial采用了非比例、多軸應(yīng)力狀態(tài)假設(shè)，并通過裂紋擴(kuò)展法預(yù)估結(jié)構(gòu)壽命，分析結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。因此，