LMS TecWare疲劳载荷处理软件

应用LMS测试系统进行整车道路模拟疲劳耐久试验载荷谱研究1 前言道路模拟试验是一种室内试验技术，随着随机理论、控制技术和计算机的发展，整车道路模拟试验设备也日趋完善，是考察车辆道路可靠性试验的重要手段之一，且具有试验周期短、重复性和可控性好、不受天气限制等优点，能够满足各种波形再现振动试验，是汽车开发的一项重要技术[1]。

室内道路模拟试验的主要原理是：根据用户实际道路和试验场道路对车辆的等效损伤，选择合适的试验场路面，采集汽车轴头或者车身加速度等响应信号，将采集的信号进行编辑处理，获得合适的载荷谱原始信号；运用远程控制技术，将载荷谱原始响应信号作为期望信号，利用控制软件设置白噪声驱动信号，计算出台架的频率响应函数；由采集的原始信号，经过迭代，最终求出与路面激励等效的驱动信号；最后分析原始响应信号与试验台架得出的响应信号损伤比较，从而得到试验场道路最终循环次数，将驱动信号输入，进行整车疲劳耐久试验[2]。

近年来，对乘用车道路模拟强化坏路研究相对较少，且不同的设备的技术性能都有着较大的差别，试验准备要求较高，对于试验过程中的一些问题缺乏经验。

本文详细说明了试验准备的要求；应用LMS系统中的Xpress进行路谱的采集，并介绍运用Tecware编辑和处理原始信号的技巧方法及原则；并且在迭代完毕后对载荷谱原始信号与台架目标响应信号进行损伤对比，确定最终的试验循环次数。

2载荷谱的采集要进行台架试验首选要进行载荷谱的采集，实验台为四通道道路模拟试验台，因此需要采集汽车轴头位置处的加速度信号，以轴头对应的车身的侧位置作为过程辅助参考点，如图1、2所示：图1左前轴头加速度传感器安装位置图2车身加速度传感器安装位置传感器的安装原则是不论在车身还是在车轮上，传感器尽量布置在汽车的刚体位置，能够准确反映路面不平度；传感器的测量方向要尽量与车轮或车身的振动方向保持一致；确保传感器固定牢固，传感器及传感器走线不与车辆各部位产生干涉；对各传感器布置位置进行拍照，以便与台架试验时传感器保持一致[3]。

常用结构疲劳分析软件的对比结构的疲劳破坏是其主要的失效形式，结构的疲劳强度和疲劳寿命是进行结构抗疲劳设计、强度校核的重要内容。

随着计算机技术和有限元技术的发展，结构疲劳分析方法在各个行业得到了广泛的应用,出现了多种疲劳分析软件。

常见的有：FE-F a t igue. FE-safe. M S C-Fatigu e、Nsoft 系列和WinL I FE 软件。

这些软件分别由不同的公司推出，其中FE-Fatigue和Nsoft软件是山英国的Ncod e公司推出的；MSC-Fa t igue软件是山Nc o de和MSC公司合作开发的疲劳分析软件；FE-safe软件是由英国的Sa f e T e chnolog y公司开发的;Wi n LIFE软件是由德国的Steinbe i s TZ交通中心开发的。

从以上可以看出，可以认为U前疲劳分析软件主要提供商是N soft公司、Saf e T e c h no 1 og y公司和S t e inb e is TZ交通中心这三个单位。

所以，我们把对比的对象选择为这三家单位的最新推出的疲劳软件，分别为：Ncode ICE f ilow系列的gly p h work、FE-safe5. 2版和W i nLIFE 3. 2版。

疲劳分析软件之间的差异主要表现在五个方面:操作、接口、可视化、功能和价钱。

疲劳分析软件一般作为有限元软件的后处理来进行结构的疲劳分析，需要把有限元的结果文件导入进行分析, 和訂前广泛使用的用限元软件的良好匹配是很重要的;疲劳分析软件是否能为工程师提供满意的解决实际问题的工具是一个十分关心的问题。

所以在这里主要对比的内容是:接口和功能部分。

操作和可视化也有所提及。

至于价钱不在分析的范围之内。

1、三种软件接口的比较1.1Nsoft软件的接口在Nsoft软件中，可以直接将有限元元软件的计算结果直接倒入到软件中，并能直接读出模型的材料和单元分组、以及应力的信息。

LMS寿命预测软件帮助宝马集团优化车辆耐久性并减轻总重量在20世纪90年代初期和中期，汽车公司通常仅提供少数基本模型。

而面临今天激烈的市场竞争，汽车制造商们必须能够提供多种类型的汽车和变型版本，才能满足广大消费者不断变化的品味和时尚追求。

与此同时，汽车制造商还要继续保持产品的高品质，并不断减轻车辆的总体重量。

新设计方案的不断增加已经使耐久性试验设备的使用达到了极限，这成为制约汽车制造商开发新设计的瓶颈。

为了解决这一问题，BMW集团已经在其核心开发进程中集成了LMS寿命预测软件。

尽管面临着产品种类不断增加的实际问题，但BM W集团的物理样机数量并没有增加。

系统级耐久性仿真技术结合专门的分析和可视化功能为BMW集团工程师、设计团队和主要供应商之间构建了一个有效的交流合作平台。

这样，BMW集团的汽车开发周期明显缩短，特别是对变型产品。

消除试验瓶颈具有良好的耐久性对于激烈的汽车市场竞争来说是极为重要的。

与安全相关的部件绝对不能出现问题，当然，部件的整体疲劳寿命必须能让客户满意，并能保证对客户的承诺。

工程师设计的部件和系统，必须能够承受指定的工作载荷，预定的工作周期以及某些错误使用。

另一方面，车辆设计还要重量轻以降低制造成本，同时具有经济型燃油消耗，并满足排放标准。

决定性疲劳寿命设计，由于其复杂性和需求之间的相互冲突，并主要依赖于无数的物理样机试验和模拟试验，因此常常是非常耗时和高成本的流程。

由于试验结果不满意而修改的设计最终将导致设计新的物理样机，重新进行试验。

整个过程重复进行直到符合所需求的疲劳寿命。

薄弱焊点和正确设计的确定必须经过多次的构建-试验-重设计这样的循环过程。

通常情况下，有很多排气系统的试验，特别是进行整个系统评估时，例如轴装配，悬架系统，刹车装配或者动力总成系统。

BMW集团目前提供的车模型数量是15年前的两倍，还有很多变型版本。

例如，宝马3系列车型具有汽油或柴油发动机，自动和手动传动系统，后轮和四轮驱动，以及像敞篷车或旅行车等不同的车体设计。

NCode软件简介Ncode 工程一体化疲劳设计软件nCode提供复杂的工程软件及服务，让用户能够在工程设计中有效地管理产品的耐久性。

nCode采取了开放的方式并与世界领先的供应商建立了密切的合作关系，已满足用户的需要。

nCode与MSC.Software,MTS,PTC,Altair Engineering,SDRC,ANSYS,HKS等公司保持着积极的关系。

许多世界领先的FEA产品，其疲劳寿命预报部分如MSC.Fatigue,Pro/ME-CHANICA.Fatigue Advisor,MTS RPC-Pro，均由nCode为其提供技术核心。

nCode是AEA科技上市公司集团的成员公司，该集团在全世界拥有4000多名不同学科和工程服务业务的雇员.当所设计的产品承受周期性载荷时，即使其所受应力完全处于静力安全标准之内，也可能发生失效。

这种失效形式-疲劳，经常主导着产品的结构设计。

Nsoft软件，现在的公司都保存了巨大的试验测量数据，要把这些数据转换成产品研发时的决策信息仍然是一个很大的挑战。

nCode是一个可视化和能处理大容量信号数据的强大的软件解决方案，在给出结果时抓住最佳可行点并增加数据处理效率。

数据更合理、更迅捷多平台nSoft环境允许从多方导入数据，包括SoMat数据采集器，遥感勘测设备和环境监控设备，还可利用nSoft波形生成器创建数据，从ASCII和二进制数据格式转换数据。

在nSoft中能得到强有力的确认方法和分析功能。

自动的完整分析过程能使工作效率显著提高。

表征、校验和加速分析nSoft提供成熟的时域和频域分析方法以细察、校验数据的完整性。

nSoft经过精心的设计能够迅速处理大规模文件和大量数据；nSoft能在几秒钟内以MTS RPC―III、SoMat SIF或nSoft DAC格式显示一百万个点和大规模时间历程。

还能够去除不规则的平均漂移或尖峰信号，手工编辑信号，或自动操作处理大量数据。

疲劳载荷处理软件（LMS TecWare）技术指标✓系统要求-操作系统：WindowsNT/2000， HP UX， SGI， Sun 工作站✓任务管理和载荷时间历程管理（TecWare Kernel 模块）-同时读入不同格式的多个文件中的任意多个时间历程，单个或多个同时显示、编辑-时域信号编辑功能：同时对多个通道进行积分、微分、时间段剪切/粘贴、偏移/零点漂移初步矫正、数据平滑、函数生成时间历程信号、自动选择时间段…-可轻松地将时域信号在几种格式之间相互转换-袖珍计算器和逻辑操作功能，根据数学函数生成时间历程-桌面管理器用来管理所有数据对象并监控分析任务-结果自动添加到当前桌面管理器中-完全可自定义的用户界面（如菜单、按扭等）✓疲劳计数（TecWare FatiCount 模块）-Rainflow（雨流），Range pair（程对）、level crossing（穿级）, symmetrical level crossing（对称穿级）, Peak Count（峰值计数）III …-一次批作业设置可以处理多个时间历程和通道-交互式设置处理参数-预定义的通用参数（滤波带宽、分级数、结果储存方案等）✓基于雨流矩阵的基本编辑和处理、重构为时间历程（TecWare RainEdit 模块）-编辑雨流矩阵和雨流计数留数：改变分级大小和个数，对行/列/点/对角线进行计数值的修改/删除-基于雨流矩阵的时间历程重构，进行加速模拟试验✓基本的疲劳寿命估计(Falancs Strain & Stress 模块)-根据应变时间历程和材料特性计算该点的疲劳寿命，可以是应变片测得的时间历程-根据载荷时间历程、应力集中系数和材料特性计算该点的疲劳寿命-应力法和应变法多种损伤准则、均值校正-可更改材料特性并存为新材料✓基于雨流矩阵的载荷组合和外推（TecWare RainExtra模块）-雨流矩阵的组合、叠加、差别比较等-由短的时间历程生成雨流，外推到更长的使用工况-扩展为更苛刻的载荷数据（更粗暴的驾驶员、更恶劣的试验路段等）✓耐久性试验信号处理(TecWare durability signal processing 模块)-提供处理时域信号常用的谱分析和附带交互式滤波器设计工具的频率滤波功能-快速富氏变换（FFT）和逆变换，功率谱密度函数、频率响应函数、相干函数-交互式滤波器设计工具：低通、高通、带通和组合式✓高级耐久性试验信号处理(TecWare Advanced durability signal processing 模块)-检测信号异常、显示时域信号趋势。

MSC Software体化疲劳寿命预测解决方案MSC Software - 一体化疲劳寿命预测解决方案在市场竞争日益激烈的今天，各公司都在寻求既提高产品质量、性能以及耐久性，还能缩短产品开发周期的方法。

现代产品的复杂性要求使用计算机工程分析来优化产品设计，从而提高其市场竞争力。

通过在计算机里快速有效地改变结构的设计参数，而不用建造试验模型，这样的分析大大降低了产品的开发成本。

对于目标是预测应力或应变的结构分析，这些典型参数包括几何外形的改变、外载、材料的选择。

然而，应力的预测仅仅是产品结构优化设计的一部分。

在产品设计过程中，计算机工程分析的另一主要需求是估算产品的使用寿命。

因此，通过分析法来预测疲劳寿命是一重要工具。

在方案设计阶段，设计者和工程师们经常使用简单手册的计算结果来评价产品的耐久性。

然而，经常在开发周期的测试阶段或生产出试验模型后，才能详细地检验产品的耐久性。

而且，成本相当可观。

仅靠测试手段不能评估一切设计参数。

而且只有当产品服役了一段时间才能发现其疲劳失效。

在这个阶段，疲劳问题将要产生极其恶劣的后果，包括大大地损坏了产品的声誉，更不用说使用寿命的降低。

在美国已经得到确认，由于产品的疲劳问题所引起的损失占国民生产总值的4％左右(约1200 亿美元)，疲劳所涉及的领域有汽车，航空航天，机械，船舶，铁路，国防，军工，海洋工程等等。

随着科技日新月异和用户对产品的要求越来越苛刻，企业面临的挑战越来越大，要缩短产品上市时间，疲劳问题要走在设计的前面等。

在产品的早期设计阶段，评估疲劳相关的问题和进行耐久性分析从而预测产品的寿命能给公司在缩减开发和测试成本、缩短投放市场的时间、提高产品使用寿命等方面带来很大的收益。

MSC.Software公司针对企业这一需求,提供了完美的一体化寿命预测解决方案，该方案是MSC仿真工具集的一个重要组成，也是实现虚拟产品开发（VPD）的一个重要环节，它主要由MSC.SimOffice中的四个软件组成：MSC.Patran，MSC.Nastran，MSC.Fatigue，MSC.ADAMS。

MSC Nastran 2013突破地集成了疲劳分析可对重量及耐久性进行优化设计源于：CAE学术网原先的 NASTRAN 求解器还扩展了声学、非线性及显式求解能力，同时提升了高性能计算机的能力加速产品创新的多学科仿真解决方案领导者 MSC 软件公司日前宣布发布新版的 MSC Nastran 2013。

MSC Nastran 2013 的新特性提供了用户定制及更广泛的求解能力，可大大节约汽车和航空航天行业仿真工作流程的周期。

版本特点：嵌入式疲劳分析新版本在 MSC Nastran 中集成了业内领先的疲劳分析工具。

工程师们如今可使用 MSC Nastran 求解器来计算疲劳损伤和寿命，无需将结果导出到单独的疲劳求解器中。

疲劳分析曾经是一个后期处理作业，如今已成为分析处理不可或缺的部分，具有多种优势，其中之一就是既能对重量进行优化，又能约束疲劳寿命。

∙规避了耐久性计算中的顺序处理步骤，从而极大地节约了时间。

这不仅缩短了计算时间（在某个例子中，传统上一次疲劳分析需要耗时 8 小时，如今只需38 分钟），而且还大幅提高了易用性（待处理的文件由 200个减少为 2 个）∙用户现在可以同时进行设计优化和疲劳分析，从而实现性能更佳、使用时间更长的设计。

一个例子显示，质量可减轻24%，同时疲劳寿命提高了 14%多孔材料建模在汽车和飞机中广泛采用内饰件来吸收振动并改善乘坐者的舱内舒适性。

新版本支持此类内饰件的孔隙表现，通过对流固界面的复杂多物理场进行建模，从而对交通工具的振动声学性能进行分析，以提高仿真精度。

高级非线性新版本增加了创建模型的灵活性和提高系统分析精度的功能。

∙改进了用户定义的材料子程序，能让工程师们定义新状态变量，并可传递其他的内部变量∙改进了强迫相对运动的功能，以便对结构进行更好的非线性动力学分析∙Adams 使用的 MNF 文件可用于柔性体模拟变形，现在也可在变形设置中输出显式非线性本版本中已实现了若干种新功能，用以改进计算密集型爆炸和常规流固耦合相互作用（FSI）的功能。

LMS.Samtech.Tea.Pipe.rev15SL2.for.CATIA.V5R18-R22 LMS.Samtech.Tea.Pipe.rev15SL2.for.CATIA.V5R18-R22LMS产品:LMS Imagine Lab AMESim R8A-ISO 1DVDLMS TecWare v3.5-ISO 1CD(疲劳载荷分析)LMS Test Lab v9A-ISO 1DVD（振动噪声试验解决⽅案）LMS.Test.Xpress.v3A.SL1-ISO 1CD（声振分析)LMS Virtual LAB .Rev8B Win32-ISO 1DVD（声－振仿真分析软件）b.Rev8A.SL1.64bit-ISO 1DVDLMS.Falancs.v2.13-ISO 1CD(疲劳寿命分析软件)电话TEL：139****2271客服 QQ：16264558 邮件(Email)：***************LMS.Falancs.v2.13.Addon 1CD（附加包）LMS Raynoise v3.0 1CD（⼤型声场模拟软件系统）Sysnoise v5.6 1CD(噪声分析软件,全模块破解版。

必须先安装Exceed 7.1+ 3D 7.1或更⾼版本)Sysnoise v5.6帮助（完整版）Sysnoise Rev 5.6 详解Sysnoise ⽤户⼿册Sysnoise 5.5 訓練教材Sysnoise v5.5 Basic Training 1CDSysnoise v5.5 Introduce 1CDLMS，这是在2013⼀⽉由西门⼦获得和现在在西门⼦PLM软件业务分部，已经发布了该茶管rev15更新，是⼀个全⾯和强⼤的许多类型的软管⼒学⾮线性仿真分析软件包，电缆和管道（如汽车或空⽓和⽔软管在电机制动电缆）。

作为⼀个LMS茶管的⽤户，你可以分析在西门⼦PLM软件NX或CATIAV5环境管的⾏为。