Fe-safe疲劳分析功能详细介绍

F E-S A F E疲劳分析A B A Q U SFE-SAFE疲劳分析ABAQUS （上）(2013-11-04 10:18:42)转载▼标签：分类：ABAQUS教育看了看网上关于疲劳分析的实例，发现就那么几个，而且都是ANSYS做的。

我泱泱大国，竟然少人能去做这等利国利民的好事。

本人和同学经过研究和分析，总结出了如何用ABAQUS来进行疲劳分析。

1.运行abaqus模型，计算出结果，得到odb格式的文件。

这个最简单，却往往耗费了最多的时间。

2.将第1步得到的odb文件导入到FESAFE中，步骤：双击FESAFE,出现基本设置后点OK，进入FESAFE页面。

点击File，点击Open Finite Element Modle，如图：找到ABAQUS计算得出的odb格式文件，选中，打开，如图：出现“ODB Pre-Scan”对话框，点击“Yes”，如图：出现“Delete Groups”对话框，意思是是否要删除以前赋予的力的数据，点击“Yes”，如图：出现“Pre-Scan File”对话框，点击"Yes"或"No"均可，如图：出现"Select Datasets To Read"，选择所需要分析的选项，点击"OK"，如图：出现“Loaded FEA Models Properties”对话框，选择你的单位制，点击“OK”，如图：出现“Edit Group List”对话框，点击“Yes”，如图：出现“Select Groups To Analyse”对话框，依次点击下图标注的“1”、“2”、“3”，如图：到此，FESAFE 基本的导入过程已经结束了。

FESAFE疲劳分析 ABAQUS（下）(2013-11-06 09:03:57)转载▼标签：分类：ABAQUS教育正在数据硬盘功率将odb文件导入后就是各项参数的设置了，具体如下：1.在Current FE Models 对话框里有“Datasets”选项，底下是分析步“step”，点开你需要施加力的“increment”，选中应力，如图：2.在“Loaded Data Files”对话框中空白处点击右键，选择“Open Data Files”，如图：3.选择你需要输入力的txt文件，txt文件代表了输入力的方式，注意txt文件不能放到桌面，而是放到其他硬盘里：4.txt文件导入后，在“Loaded Data Files”对话框中多了个txt小菜单，点击其中的曲线图标：再点击左侧的“Loading Settings”：5.清除之前疲劳计算的数据，如图：6.单击“Add...”，选择“A LOAD * dataset”，此时应力已经导入了。

一、SIMILIA FE-SAFE介绍Fe-safe 是世界上最先进的高级疲劳耐久性分析软件，是基于有限元模型的疲劳寿命分析软件包。

由英国 Safe Technology 公司开发和维护。

2013年被Dassault Systemes收购，作为达索Simulia品牌下的疲劳耐久性分析软件系统。

Safe Technology是设计和开发耐久性分析软件的技术领导者，在软件开发过程中，进行了大量材料和实际结构件的试验验证。

在多轴疲劳耐久性分析产品和服务中，Fe-safe 是旗舰性的产品。

新版本中，引入了超过100项功能的改进，保持了最高级耐久性分析软件的领军地位，分析速度有了显著的提高，并且添加了很多新特征和一些独特的功能，使功能更强大。

用户界面的改进，使得 Fe-safe 更容易使用。

二、SIMILIA FE-SAFE模块介绍:1. SIMULIA fe-safe(基础疲劳分析包):工业行业给制造商施加越来越大的压力，要求其使用更少的材料，提供轻量级但更强劲的组件，降低维护成本和召回成本，用更少的时间。

许多公司使用先进的有限元分析计算设计压力，但疲劳分析往往仍然通过电子表格分析方式，人工采集的应力。

由于非常容易错过失效位置，这种方式耗时和不可靠的。

实验室中针对原型机的结构组件疲劳测试亦非常的耗时。

如果原型机过早失效，则一种昂贵的、设计-测试-再设计的开放式循环是必要的。

项目时间节点和交付就会延迟。

采用fe-safe作为用户设计过程的集成组件，可以使用户具备:--优化设计，采用更少的材料;--减少产品召回和保修成本;--优化和验证设计和测试项目;--在单一用户界面，提高相关性测试和分析;--减少原型样机测试时间;--缩短分析时间，从而减少人工时间;--增加用户信心，用户产品设计一次性通过测试时间表。

fe-safe帮助用户解决一下问题:(1)结构组件的疲劳寿命;(2)裂纹扩展与否;(3)材料的优化，哪些材料可以保留，哪些额外的材料需要添加;(4)设计的可靠性;(5)哪些载荷引起疲劳损伤;(6)导致疲劳裂纹的原因是什么?fe-safe在交通工具、石油管道、车辆工程、能源、重型机械等各工业行业都有相关的应用，相关案例如:1、某样机后纵臂链接焊点的疲劳分析2、管道架悬挂组件的疲劳分析3、柴油机活塞的疲劳裂纹4、某型增压器扭转隔离器弹簧的疲劳分析2. SIMULIA Fe-safe/Composites(复合材料疲劳分析包)是用来评估复合材料疲劳分析的软件包。

高级疲劳耐久性分析和信号处理软件：FE-Safe 介绍ANSYS FE-SAFE 一直是多轴疲劳分析解决方案的领导者，算法先进，功能全面细致，是世界公认精度最高的疲劳分析软件。

ANSYS FE-SAFE 既支持基于疲劳试验测试应力和应变信号的疲劳分析技术，也支持基于有限元分析计算的疲劳仿真设计技术。

ANSYS FE-SAFE 具有完整的材料库、灵活多变的载荷谱定义方法、实用的疲劳信号采集与分析处理功能以及丰富先进的疲劳算法，完整的输出疲劳结果。

特色功能∙拥有基于应力应变测试信号的疲劳分析技术； ∙支持弹性、塑性，单轴、多轴的应力和局部应变全面疲劳算法； ∙丰富的材料疲劳数据库； ∙支持各种载荷输入文件格式，并对载荷信号进行分析处理； ∙概率疲劳计算载荷与材料服从某种概率分布时，在一定设计寿命下结构的生存概率； ∙可以构造复杂的疲劳载荷谱； ∙生成丰富的疲劳计算结果； ∙界面操作易学易用； ∙ CAE接口：Ansys, Nastran, Abaqus, I-deas, Hypermesh, Pro/E Mechanical。

广州有道科技培训中心 h t t p ://w w w .020f e a .c o m客户价值∙基于有限元分析的疲劳技术，实现了产品设计-CAE 仿真-疲劳设计-重设计的现代设计研发流程,使疲劳设计更加高效快速和经济实用； ∙自带信号分析处理技术使信号去假存真，并进一步提取信号的幅频特性、提取峰值序列、雨流矩阵、PSD 等，可以直接用于疲劳分析； ∙材料库提供了丰富的材料，每种材料都有缺省疲劳算法自动用于疲劳计算，便于本地化和用户化，内置Netscape link 访问国际国内发布的各种疲劳测试报告和相关数据； ∙ ANSYS 作为世界先进的CAE 分析程序，其强大的结构-热-流体-电磁耦合场分析能力，为Fe-safe 提供多种单场或耦合场载荷工况的FEA 结果，确保疲劳计算代表真实工程载荷工况；∙ 疲劳算法能同时考虑各种疲劳影响因素，多轴疲劳算法全球领先，速度快精度高。

FE-Safe软件Verity模块用户手册中文版1.FE-Safe中Verity模块简介1.1 FE-SafeFE-Safe是一套面向有限元模型，功能强大、全面、易于使用的疲劳分析软件。

基于商业有限元软件，FE-Safe 有如下功能：●确定哪里会出现断裂；●什么时候断裂；●工作应力的安全系数（用于快速优化）；●概率疲劳可靠性分析（the ‘warranty claim’ curve）FE-Safe与有限元软件无缝接合，计算结果可以直接输入到有限元软件中，利用前后处理器进行云图显示。

1.2 FE-Safe中的Verity模块Verity是FE-Safe的一个嵌入模块，Verity基于Battelle实验室的结构应力法计算等效结构应力，利用等效结构应力计算疲劳损伤和相应的疲劳寿命。

FE-Safe假定Verity用户已经熟悉FE-Safe环境和基本操作，包括疲劳分析的配置、设置模型不同部分的属性、定义疲劳载荷、运行疲劳分析和输出疲劳分析结果，详见FE-Safe User Manual。

FE-Safe Verity模块特点包括：●支持ABAQUS的fil文件和odb文件，支持NASTRAN的op2文件，支持ANSYS的rst文件。

●自动识别weld line和厚度连接。

●支持多种单元形式，weld line附件的单元可以是三维六面体单元、五面体单元和四面体单元，三维壳元；二维单元（平面应力、平面应变、轴对称单元）；Beam and 1D solid elements may be used in the mesh, but must not be included in the weld element domain that contributes nodal forces to the nodes along the weld line and is used to derive the weld line connectivity。

FE-SAFE疲劳计算软件（16章）第一章：FE SAFE概述FE SAFE是一专用疲劳计算处理器，采用先进的单/双轴疲劳算法，允许计算弹性或弹塑性载荷历程，综合多种影响因素（如平均应力、应力集中、缺口敏感性、初始应力、表面光洁度、表面加工性质等），按照累积损伤理论和雨流计数，根据各种应力或应变进行疲劳寿命和耐久性分析，广泛用于各类金属、非金属以及合金材料。

FE SAFE具有丰富的材料数据库，可进行载荷的组合，高级多轴疲劳分析。

可快速研究温度效应、表面打磨影响、切口敏感性、几何变化效应、材料特性变化效应和不同载荷组合历史的影响。

第二章：FE SAFE应用方法利用应力—寿命曲线进行单轴分析—Goodman、Gerber平均应力修正；利用应变—寿命曲线进行单轴分析—Morrow、Smith-Watson-T opper平均应力修正；利用局部应力—应变法进行多轴疲劳分析，可分别考虑最大剪应变（适用于延展性好的材料）、最大正应变（适用于脆性材料）、Brown-Miller组合剪应变及法向应变（适用于绝大多数金属材料），多轴Neuber准则计算循环中构件产生屈服引起的弹塑性应力应变，使用Miner累积损伤理论计算疲劳寿命；利用BS7608标准的应力—寿命数据进行焊接结构疲劳分析；还提供对铸铁专门疲劳分析；第三章：载荷的定义1、载荷的组合方式（1）载荷的一个时间历程可以应用于一组FEA应力。

它能有效地处理弹性应力结果和弹塑性应力结果。

可以迭加多轴加载的时间历程，从而在模型每个位置产生一个应力张量复杂的时间历程；（2）一系列FEA应力，如一般的瞬态分析结果等；（3）上述两项的组合；（4）常幅值循环块组成的块数据载荷的分析。

2、载荷数据文件格式支持的数据文件格式：标准的二进制DAC文件（*.dac）；多通道AMC文件（*.amc）；ASCII单、多通道数据文件（*.txt，*.asc）；3、载荷历程在疲劳分析中，应用较多的是常幅值载荷历程，即：有限元数据集中每个应力张量×常幅时间历程循环。

fe-safe™致力于搭建起现代疲劳分析技术与企业研发设计人员之间的桥梁23RedesignDesignFEAABAQUS, ANSYS I-DEAS,NASTRAN, Pro/EresultsLife contoursStresses at morethan 1 million pointsresultsRedesignLifecontoursLives at morethan 1 millionpoints4resultsRedesignLifecontours5fe-safe不仅识别出裂纹位置，同时预测出裂纹萌生寿命fe-safe 不仅仅是基于FEA的疲劳耐久性分析软件…6达到目标寿命结构应力应该如何调节用于确78•Dang Van 图结果数据…•每一个节点最大应力值•最大应力/屈服应力•最大应力/ 拉伸强度•Haigh 图，Smith 图•应力分量，主应力，主应变时间历程…fe-safe™加载方式910111213fe-safe™加载方式8.复杂载荷序列用于模拟试验样机测试过程无载荷块（blocks）个数限制14fe-safe™加载方式9.其他加载考虑残余应力高、低频载荷的叠加断续接触条件旋转对称结构15fe-safe™概率计算16fe-safe™概率计算•目标寿命的失效概率。

•失效概率与可靠性。

•每个目标寿命下的失效概率云图和存活率云图•载荷遵循Gaussian分布。

•材料强度遵循Weibull分布。

17给定寿命下，载荷正态分布与材料Weibull分布的交集即结构的失效概率。

1819铸铁疲劳202122铸铁模块考虑…•不对称应力-应变响应•损伤的非线性累积•(需要额外的材料属性)23实测应变片数据多轴疲劳分析242526fe-safe计算并输出指定节点应力应变数据•fe-safe使用有限元模型进行分析的同时，用户可以指定特定节点的应变输出，用于模拟实际应变片的输出。

•对于该节点，同时可以指定应变输出的方向。

FE-Safe在某车架垂直弯曲疲劳分析中的应用本文利用安世亚太公司的疲劳分析软件FE-Safe对某车架结构的垂直弯曲疲劳进行了分析计算，再现了该车架在垂直弯曲疲劳试验中出现的问题，提出解决方案。

同时利用试验结果进行对比校核，验证了本文分析的可信度。

1 前言产品的疲劳寿命是现代设计的一个重要指标。

随着市场竞争的日趋激烈，产品的寿命对用户来说显得愈来愈重要。

与传统的静强度设计方法相比，疲劳寿命设计需要了解产品的使用环境，应用现代疲劳理论，并结合试验验证，以确保所需要的设计寿命。

目前，在产品设计中已大量使用计算机仿真技术，其中的有限元法已经成为一种不可缺少的分析工具。

根据有限元获得的应力应变结果进行进一步的疲劳寿命设计已经在一些重要的工业领域（如汽车、航空航天和机器制造等）得到广泛应用。

与基于试验的传统方法相比，有限元疲劳仿真能够提供零部件表面的疲劳寿命分布，可以在设计阶段判断零部件的疲劳寿命薄弱位置，通过修改设计可以预先避免不合理的寿命分布。

因此，它能够减少试验样机的数量，缩短产品的开发周期，进而降低开发成本，提高市场竞争力。

本文利用安世亚太公司的疲劳分析软件FE-Safe对某车架结构的垂直弯曲疲劳进行了分析计算，再现了该车架在垂直弯曲疲劳试验中出现的问题，提出解决方案。

同时利用试验结果进行对比校核，验证了本文分析的可信度。

2 车架有限元模型的建立根据车架垂直弯曲疲劳分析与试验的公司内标准，建立光车架有限元分析模型。

2.1 结构离散化根据车架结构的特点，用薄板单元对其进行有限元网格划分，部分铸件用实体单元模拟，螺栓和铆钉连接用刚性元结合梁元来模拟。

有限元模型共划分单元约16万个，节点约12万个。

图2-1为车架有限元网格模型图。

图2-1 车架有限元网格模型图2.2 材料参数车架材料为DFL590，计算时取弹性模量E=210Gpa，泊凇比μ=0.3，UPS=345Mpa。

材料的S-N曲线如图2-2所示。