ncode分析流程

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103或者104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-cycle fatigue analysis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(Edit Material Map)

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104到105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

根据板厚自动确定焊点的大小 控制焊点大小的文件

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SpotWeldEngine

AdvanceEdit CheckStaticFailure

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：Dang Van准则 1、 Dang Van准则分析流程

Dang Van准则分析流程

Dang Van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)+a P(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、 Dang Van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》Plot type》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Dang Van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, Jasper and MacAdam

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*0.45 UTS = 0.28 UTS

对于UTS > 1400 MPa, f = 700 MPa, 所以 b = 0.615*700 = 430 MPa，所以作为一个近似值a = 0.35和 b = 0.28 UTS 如果 UTS < 1400 MPa否则 b = 430 MPa.

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。

FE model (geometry) Load time histories Bill of Materials

1、 增加材料清单输入端口

SN CAE Fatigue》Advanced Edit》Material Map右击Add Material map loader》Material map loader from pipe

2、 改变输入类型

给每个属性组创建一个材料组 名字通配符

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CAE Duty Cycle

CAE Duty Cycle优先选择schedule类型的文件，另外它也接受Time Series schedule文件，不同的文件后缀区分如下：

 CAE Duty Cycle file: .dcy  Time Series schedule file: .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Edit LoadingMapping。

选择先前创建的.dcy

4、ENAnalysis相关设置

右击Advanced Edit。

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，Advanced Edit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、Duty Cycle属性

EventProcessing：定义分析怎么进行，默认状态是的，意思就是每个事件引起的损伤是的，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

Compressed results：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Data Values Display 到 Full results output tab，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Advanced Edit》右击 Loading 》 Add Load Provider: Duty Cycle Load Provider.》下方右击Duty Cycle Item》a time series load provider 》选择 Add LoadProvider: Time Series Load Provider》Add the actual time history。 7 用Advanced Edit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 》 Advanced Edit。 2、 设置有限元结果

3、 编辑输入的有限元结果属性

右击FEResultImport1》Add FE Import Analysis Group。 4、 设置有限元结果类型

确保所有的组都选上 单元中心点的结果

5、 设置载荷

Loading 》 Add Load Provider: Time series load provider.

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Analysis Runs 》 Add Analysis Run

右击AnalysisDefinition1 >> add a Material Map。

8、 添加后处理器图标

用于图形显示

右击Run1>>Add Post processor: Elimination post processor.

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 》 Add Dynamic entity subset

重命名 EntitySubsetDynamic1 to Subset 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》 Add Post processor: Pipe post processor（重复2次）

PostProcessorPipe1重命名为 FineResults-Display 设置为 property Compress to

True，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 》 Save Configuration As，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The Rotational_Loads SuperGlyph，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，

SGInput1 glyph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。

Time Series Calculator glyph, 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

EN Analysis glyph:  Run number  Analysis number  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》Group Type t选择Property  Results Legend》Result Type 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Advanced Edit和 Edit Exposed Properties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。 2、显示设置

要显示图形的个数

3、基本流程图

4、输出面板介绍

 Compressed results：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，compressed results通常只有一个结果，对应最大的损伤值，因此适合图形显示。

 Full results：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Seam Weld Analysis图标》Advanced Edit。

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Seam Weld Analysis图标《 Edit Exposed Properties

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

Dominant stress direction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AbsMaxPrincipal stress 或者 Critical Plane stress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 Vibration Analysis图标》 Edit Material Mapping。

4、编辑载荷映射

右击 analysis glyph图标>>Edit Load Mapping 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-PSD Acceleration 》 Assign to selected load。

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

 Narrow Band  Steinberg

Lalanne 和Dirlik通常是最常用最有效的方法。Narrow Band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Python 2.6.5。 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。  他们需要参数化指南。  特别的材料行为需要。

因为这个原因，DesignLife提供了自定义ＳＮ方法的功能，所以用户能够用他们自己的材料数据和ＳＮ公式，用户自定义的ＳＮ方法一旦定义了就可以用于DesignLife 和GlyphWorks。

自定义的ＳＮ方法有效的取代了每次的疲劳计算基于平均应力值范围的代码，包括任何品酒应力和其他的影响。一旦执行了，就可以像平常的方法一样使用，例如，自定义的ＳＮ方法，能用于随机PSD加载。 2、定制DesignLife

现在我们使用新的SN曲线公式自定义DesignLife，包括四个平均应力修正选项。 具体步骤总结如下： 1.修改材料库

 创建一个新的材料格式（xdef）。  增加一个新的曲线定义（可选）（npd）。  创建数据库。 2.增加新的自定义方法

 增加方法和相应的属性等等，通过创建CustomSNMethods.sys文件。  新方法的代码通过创建Python(.py)脚本文件。 3、修改材料数据库

这里ABC是材料的参数。

4、创建xdef文件

添加合适的数据存储功能在MXD材料数据库中，因此我们必须创建一个xdef包含下面的文本，我们把这个文件叫做mxd_ncode_Aero_SN.xdef它必须放在DesignLife 的安装目录的材料库下（mats）比如\\ncode9.0 \\Glyphworks \\mats),名字不是重要的，只要前缀是“mxd_ncode_”，而且不覆盖已经存在的xdef文件。但是文件第二行的id是很重要的，它定义了方法的名字。

也可以用编辑器创建XML格式并包括如下内容，或者把这个文件放到正确的位置，当你下一次打开材料数据库的时候它就自动包含了新的格式。

5、创建npd文件

用编辑器创建Aero_SN.npd（文件名字id必须和xdef中的相匹配）。它必须包含下面的内容，或者将其放在mats目录下，同上。

提示：如果你忽略了这步，还是可以计算，但是你在材料管理器中看不到SN曲线图，如果你用现有的Aero_SN.npd，就必须重新启动材料管理器。

6、创建材料数据库及其入口

启动材料管理器，创建一个新的MXD数据库，叫做Aero_Example在你的工作目录。

做完后断开数据库连接（disconnect）。 7、增加新的SN自定义方法

通过一个配置文件CustomSN-Methods.sys添加。这个文件首先从nssys文件夹中读取如

（\\ncode9.0\\Glyphworks\\nssys），然后是主文件夹，然后是当前工作文件夹。从先前位置定义的方法合并到当前位置，如果定义在不同的地方，那么最后一次读取的将会覆盖先前的。

每个自定义方法的运行，CustomSNMethods.sys定义了方法设置的一些属性，而且指向Python代码，但它不参与计算。

在这个例子中一些别的属性需要设置。

安全因子可能要引入计算，通过“Fatigue Reserve Factor”（疲劳保留因子）,它有效的降

低了疲劳强度，和“Life Factor”（寿命因子）,它降低了寿命。用户需要能够设置这些属性。

通常需要把平均应力考虑进来，通过计算等效应力幅值它可以通过SN曲线查看，并且提供了如下三个方法。

Goodman方法：只应用于拉伸平均应力。

等效应力

，当Sm>0。否则Se=Sa。

Gerber方法：只应用于拉伸平均应力。

等效应力，

一个中间选择：

8、创建CustomSNMethods.sys

现在创建一个CustomSNMethods.sys文件，其内容如下：

保留在当前目录。

这是一个XML格式的文件。每个方法的名字在里面定义的，必须和MXD里面的材料数据库相一致。

属性的定义方法和定义Metadata Generator glyph一样。 9、创建你的Python代码

Python代码必须包含扩展名.py而且安装在本地工作目录下，或者ncode安装脚本子目录,如（\\nCode9.0\\GlyphWorks\\scripts 或者 \\ncode_home\\scripts）。或者可以定义在任何其他位置，通过设置环境变量PYTHONPATH。 尽管例子没有详细的描述Python程序，还是有几点需要指出如果要执行DesignLife的话，你可以通过文本编辑器打开Aero_SN.py文件。

自定义方法如下三个部分是必须的。

初始化（对象）：文件新的数据的开始，这个例子中的对象是\"SNMethodState\"

重置（对象）：优先新的数据，但是不重置材料和方法的属性。 循环计算损伤（对象）：每循环一次结果写入同一对象并初始化，这个例子中的对象是\"SNMethodState\"。

SNMethodState对象是Python代码中一个重要的方面，它是最基本的信息库对于所以的

每次循环需要计算的损伤。你也可以用它打包有用的信息，在这个例子中我们已经抽取了材料参数Initialise部分，设置其为一个变量在SNMethodState，这基本上是为了加快速度相

对名字查找材料属性的操作。 10、Run

Advanced Edit》

Phyon程序增加的

查看载荷》Edit Load Map

loadcases.lcs包含一定数量的加载定义，在有限元模型中用比例因子结合应力来定义。在这个例子中每个载荷有三个比例因子XYZ，分别定义了三个方向。

spectrum.spe定义了怎样的顺序，载荷可能会重复很多次，在这个例子中包含了四个顺序，

叫滑行，起飞，着陆，刹车，这里的载荷工况数由loadcases.lcs给出。

FatigueReserveFactor = 1

12 虚拟应变相关性

LifeFactor = 1的定义是通过文件CustomSNMethods. Sys。

我们将用DesignLife的虚拟应变仪测试结果的相关性。如果模型已经划分好网格，约

束加载已建立，预测真实应变和虚拟应变的相关性。我们将量化相关度通过比较实际的和预测的值。

虚拟应变仪功能突出了两个强大的DesignLife特性：

多轴加载被考虑进来，应变结果结合多轴载荷和力矩。这个例子中载荷有三个力和三个力矩，他们是的但是同步加载。DesignLife应用多通道载荷输入，每个通道代表一个载荷的自由度。

虚拟应变可以在用户自定义坐标系中恢复，它可以恢复应变仪测量的某一个方向的应变，我们可以选择输出应力和应变，甚至应变花。 1、虚拟应变相关性分析流程

2、定义一个虚拟应变仪

虚拟应变仪

测量类型有T形、三角形、矩形。测量的方向是准确的关键。

便于显示测量位置大小设为20。 3、保存虚拟应变测量

Export,保存为.asg格式的文本。 4、材料映射

5、载荷映射

测量单位为N，施加载荷单位KN。

6、虚拟应变测试属性设置

7、Run

红色是虚拟应变。蓝色为测量应变。

按住不动，拖动鼠标放大

从上面可以发现，前部分吻合的非常好，意味着加载属性，约束等等正确建立了，如果有偏差说明模型是错误的或者遗漏了。 8、交汇图应变测试数据

注意到时间坐标已经没有了，是虚拟应变和测量应变之间的关系，如果他们的关系是线性的话应该是一条直线，偏离了说明不具有相关性。 13 批处理运行DesignLife

nCode DesignLife运行疲劳分析在有限单元的应力结果，DesignLife最常见的是用一种交互模式。它也可以用批处理运行模式。 1、批处理分析流程

这个流程没有FE Display图标，因为这个程序是批处理运行的，相反2个输出图标被增加来保存输出结果。

Data Values Display：输出节点疲劳结果（CSV），适合第三方应用，如电子表格。

FE Output：以二进制的格式（.fer）输出节点疲劳结果，适合在DesignLife中显示和后处理。

2、保存批处理任务

名字必须是为一的。

批处理文件（.bat）可以通过双击运行，或者通过命令提示符，批处理文件包含输入文

件名，分析设置，输出文件名等等。 3、双击运行批处理文件 4、结果

生成了几个结果文件。文件1和2在创建图标的过程中产生，文件3 在批处理过程中产生。

1. mountain_bike_fatigue_results_01.csv这个文件通过Data Values Display产生。它是一个包含节点疲劳分析结果的表格，适用于第三方软件如电子表格。它存在于当前目录下。

2. Mountain_bike_EN_batch_results.fer这个通过有限元输出图标产生，包含二进制的节点疲

劳分析结果，适用于显示和后处理，它存在于有限元模型位置相同位置。

3. Mountain_bike_EN2_batch.log这是批处理执行列表，运行成功或者失败的详细信息都在里面，可以由文本编辑器打开。

执行批处理文件通过nCode一个叫做Flowproc执行分析，批处理文件指向一个脚本文件(.script)，来传递分析控制信息。它包含输入文件的名字，时间历程名字，有限元模型名字等等。

14 高温应力寿命疲劳分析 1、设计问题

部件疲劳寿命受它环境温度的影响。温度不仅仅改变应力循环和疲劳损伤，也改变了材料的疲劳强度。为了解释这点，我们需要能够指定每个模型的适当位置的温度疲劳性能和温度时间历程。我们也需要有效的方法将热应力历程和力结合，他们可能在不同的时间尺度，Hybrid Load Provider完成了上述两个任务。

这个不锈钢的例子，在内孔施加温度历程，另外一个施加在外径表面。计算6000秒下的热应力循环。

另外还承受每隔200s的压力脉冲载荷，在整个热应力循环过程中重复30次，它在我们的有限元分析中有点不切实际，因为它占用大量的磁盘空间和CPU。

有限元分析分三个阶段进行，生成三个ANSYS结果文件，Temperature.rth包含模型温度

在0，1200，5000，6000秒的时候。Thermal_stresses.rst包含模型应力在0，1200，5000，6000秒时候的热膨胀应力（即由Temperature.rth热膨胀产生的应力）。Pressure_loading.rst包含一个单独的应力状态，表面施加5MPa的压力载荷。

下面包含两个部分、一个是30°的模型命名为Solid_1，其余330°命名为Solid_2。只

保存了Solid_1的结果，减少了计算时间和内存。

在下面的例子，我们将结合不同的方法来测试温度疲劳分析，包括：

 标准高温度和恒幅载荷  循环高温度和恒幅载荷  时间步循环高温和恒幅载荷  时间步循环高温和时间序列载荷  工作周期循环的循环高温度 2、回顾Hybrid Load Provider

Hybrid Load Provider提供两种能力，它允许温度和应力和温度相关的匹配的疲劳计算。它也可以选择不同的load provider来创建一个应力时间历程。

Hybrid Load Provider必须有一个子Load Provider，可以是下面的类型:  时间步长  恒幅

 时间序列  温度

如果部件的应力在同样的时间下建立，那么他们的作用的显而易见的，如果child load providers的时间点不同，那么我们可以采取下面的 几步。 1.总的应力时间历程由所有单一的load providers时间历程决定。 2.如果应力值在任何时间值下不可用，就应该由相邻的插值产生。 3.起点决定了任何child load providers应力时间历程开始的时候。 4.终点点决定了任何child load providers应力时间历程结束的时候。 5.时间历程开始在给定的load provider之前，补。 6时间历程结束在给定的load provider之后，补。 一些额外的属性需要设置。

 Time Step Load Provider需要设置属性EndTimeIncrement，它定义了Time

Step Load Provider和5.6.重复的时间间隔

 Constant Amplitude Load Provider需要设置BaseTime和Frequency值。

3、最初的高温流程

依次拖入pressure_loading.rst、thermal_stresses.rst、temperature_history.rth。按顺序添加非常重

要，我们也可以在属性中编辑，调整位置。

4、Advanced Edit

温度处理方法 节点外推or最大值

5、编辑材料映射

6、标准恒载高温

在这个例子中，一个单一的压力循环载荷被施加到模型中,每个节点的疲劳属性决定于热循环中的最大温度。混合加载将温度数据和压力载荷中的应力结合在一起。温度加载选择最大温度来评估疲劳属性。恒幅加载压力载荷从0到5MPa。 1.选择SNAnalysis1图标》Edit Load Mapping

2.Hybrid Load Provider的高温疲劳恒幅加载

Run。

7、高温循环载荷和恒幅载荷

在这个例子中，模型里的压力载荷每隔200s施加一次，每个节点的疲劳属性决定于循环中的最大温度。恒幅载荷即压力载荷从0到5MPa。

时间序列的两个属性：样品率和基准时间。样品率是从最大点到最小点的时间点。当载荷小于整体时间，就让其重复。这导致恒幅加载的持续了2倍时长相对于从最大点到最小点。基准时间是恒幅载荷起点的偏移。

右击SNAnalysis1图标》Edit Load Mapping

Run。

8、循环高温疲劳和恒载荷混合加载历程

加载定义了6000秒的长度，它持续了整个开始点到结束点，即温度的起始点和终点。恒幅

载荷起始点包括基准线100秒的转换，这里用一段表示，如下图所示。采样率0.01代表了图中的b段部分，起点到终点是100s。时间步连续重复100s，代表c段部分。B段和c段连续重复至6000s。

用高级编辑输出应力时间历程

在SN Analysis engine中用高级编辑增加一个时间序列输出。 Run1, 》 AnaDef 》 SNEngine

为了输出里程数量，相关设置如下。 Run1》Add Static entity subset 输入节点ID号1978。如需分析整个模型需删除EntitySubsetStatic1和TimeSeriesOutputPipe1。 Run。

9、时间步循环高温和恒载荷

压力载荷每隔200s施加到模型中，瞬态热应力历史的持续时间6000秒。节点疲劳属性由每个循环的最大温度决定。混合加载叠加热应力和压应力。 时间步加载定义了温度历程的热应力。温度和时间步都是从0开始到6000结束。如果时间载荷步没有持续整个时间，那么短的将会重复。 SNAnalysis1》Edit Load Mapping

MultiColumnOutputType》 PerLoadProvider； number of displays 》 3 Run。

用高级编辑输出应力时间历程

MultiColumnOutputType” 》 “PerLoadProvider。结果如下图。

MultiColumnOutputType” 》“AcrossHybrid”结果如下图。

10、时间步高温循环和时间序列载荷

在这个例子中，800是循环压力载荷时间历程应用到模型中，热瞬态应力持续6000s，节点疲劳属性由每个循环的最大温度决定。混合加载即热应力和压应力叠加。

时间序列加载即使用时间序列比例因子文件，这个文件的持续时间比整个加载时间短，所以它将重复直至匹配。时间历程的长度为700秒，采样率为0.01。假定时间为800s，那么填充重复的部分。

SNAnalysis1》Edit Load Mapping

Run

单个计算时间步和时间序列的高温循环载荷。

综合计算时间步和时间序列的高温循环载荷。

11、工作周期中的高温循环

在这个例子中，压力载荷每隔200s施加一次，瞬态热应力持续5000s，一共有6000s。在5000s时候压应力载荷停止，并且冷却1000s。每个节点的疲劳属性由每个周期中最高温度，决定。这个不能只用单一的Hybrid Load Provider计算，因为它重复其中任何一个短的加载来达到统一的整体时间。我们通过用Duty Cycle Load Provider来运行两个 Hybrid Load Providers达到目的。第一个Hybrid Load Provider包含温度时间步恒幅载荷，时间步0,1200,5000。第二个Hybrid Load Provider包含温度和时间步加载，时间步5000,6000。 SNAnalysis1 glyph》Edit Load Mapping

LoadProviderHybrid1右击。

LoadProviderHybrid2右击Edit。

Run。

15 蠕变分析