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虚拟疲劳分析软件DesignLife应用案例

传统的汽车整车和零部件开发通常都通过产品在试验室中的台架耐久性试验，或试车场道路试验，以验证产品是否满足其设计目标，这一过程周期很长，成本很高，发现问题较晚。在当今的产品开发中，汽车企业越来越多地应用虚拟模拟分析技术，在实物样机出来之前就对其进行疲劳耐久性预测，在设计的早期消除不合格的设计，并通过设计比较，挑选出好的设计。实践证明，进行虚拟寿命分析，能大大加快产品的开发，减少试验的工作量，节省成本。

新一代CAE疲劳分析软件ICE-flow DesignLife是nCode公司的旗舰产品之一。它不

仅继承了已经在工程上得到广泛应用的FE-Fatigue的功能特点，而且在软件的使用方便性方面也有了极大的改进。本文首先介绍虚拟寿命分析的一般步骤，然后将重点介绍在汽车零部件疲劳分析中应用DesignLife的几个案例，以帮助读者深入了解并把握虚拟疲劳分析中的一些要点和难点。 典型步骤

疲劳分析是一项较为复杂的工作，通常需要分析者对所分析的问题，以及需要从分析中获得什么样的结果有一个深刻的理解。通常所说的虚拟疲劳分析，指的是基于有限元分析结果的疲劳分析，就是将有限元分析结果，通常是应力

1

EN疲劳分析参数

其它参数参考SN分析参数定义。

1.2.1 Analysis Runs/Runs1:

1.2.2 Analysis Runs/Runs1/AnaDef/ENEngine:

1） ENMethod：Standard（默认即可）。

2） CombinationMethod:部件某一点的应力张量是随着时间变化的，为了能利用EN曲线计算疲劳损伤，需

要把此张量转化为一标量。

AbsMaxPrincipal：绝对值最大主应力。 SignedVonMises：带符号的米赛斯应力。 SignedShear：带符号的剪应力。 CriticalPlane：关键截面。

TypeBCriticalPlaneShearStrain：B型关键面切应变。 3） MeanStressCorrection:平均应力修正。

SmithWatsonTopper：简称SWT，对于每个应力滞后环，软件会通过下面公式计算一中间值Pswt。

此公式考虑了平均应力的影响，计算的Pswt再与 由平均应变为零的EN曲线得到的Pswt-N曲线结合，得到每一个应力滞回环的寿命值。

1

Morrow：Morrow法通过以下公式计算每一滞回环的寿命值，公式也是考虑了平均应力的影

workbench和mechanical_APDL(ansys)的联合使用

1、mechanical APDL是ANSYS的经典界面，通常所说的ANSYS指的就是这个经典界面，大多数教材介绍ANSYS时也是指这个经典界面。

2、workbench是ANSYS推出的一个CAE软件（比如三维建模软件、流体力学计算软件）整合平台，从字面意思上讲，workbench就是工作台的意思，当特指ANSYS Workbench时指的就是这个软件平台。

3、为什么要推出workbench？因为mechanical APDL与CAE软件的相互交流比较困难，workbench在一定程度上弥补了这样的缺点。

4、在界面布局上相比，mechanical APDL继承的是它的传统风格，与一般的CAE软件（比如AutoCAD、CATIA）不同；workbench的界面则与CAE软件比较像，界面相对更加友好。

5、从功能上来说，两者都能独立的完成有限元分析，但由于软件定位不同，mechanical APDL更像是一个求解器，功能强大；workbench则更注重于不同软件之间的相互沟通，在有限元分析这一块的功能不及前者。 区别有几点：

1、ANSYS WORKBENCH 是一

模型导入问题

关于PROE、ANSYS, ANSYS－ICEM CFD, ANSYS WORKBENCH，ANSYS－CFX，（均10.0）的相互模型导入的若干问题研究总结

***************大学 ****力学热学电磁学专业 ***********人

前言：

最近对ANSYS的所以产品感兴趣，对ANSYS, ANSYS－ICEM CFD, ANSYS WORKBENCH，ANSYS－CFX，的模型导入

最近学习ANSYS系列产品，我将我得学习心得贡献给大家，欢迎大家一起交流，我的Email：banhuaiguojob@，

*****************************************************************************************************************

1.ANSYS－CFD,是一个前处理工具，他的建模功能不如ANSYS WORKBENCH,甚至我个人认为不如ANSYS（不可以有命令流），但是ANSYS WORKBENCH不如PROE好使，我的做法是，用PROE建立模型，用CFD划分网格，在再ANSYS中求解结构问题，在ANSYS－CFX求解流

一． CAD形成的线导入ANSYS过程（已用过，可行）

在网上下下载“DXF TO ANSYSY”，很多网站都有，百度可搜索。

1） 将cad画成的线图表文件另存为.dxf格式；

2） 用dxf to ansys 软件打开保存的dxf文件，选择折线后，“确定”，即可生

成可以用于导入ansys的模型命令流； 3） 将命令流文件拷入ansys的命令栏，即可。

二．CAD形成的面导入ANSYS过程（本人还未使用过）

以马蹄形隧道为例说明CAD导入ANSYS的过程。

1）首先将此图划分为5个区域（每个区域由四条线组成），如图1所示

图1

2）运用boundary 命令，对象类型选择面域，并选择拾取点，点击5个区域，使他变成5

个面域，然后回车。如图2.3示

图2 boundary命令的操作页面

图3 boundary命令下产生的5个单元面域

3）选择文件菜单，将文件输出成SAT文件类型并进行保存

图4文件输出，将文件保存成sat格式

4）打开ansys软件

在ansys 软件中将保存的sat文件打开，过程如图5.6所示

图5 在ansys中打开SAT文件

图6 sat文件在ansys中的显示，选择front vie

1.ANSYS中混凝土模式预应力模拟的算例 !简支梁实体与预应力钢筋分析 /PREP7 egjx=2e5 !Ey

agjx=140 !单根钢绞线面积 ehnt=4e4 !Eh

xzxs=1.0e-5 !线胀系数 yjl=200000 !定义预加力 et,1,link8 !定义link8单元 et,2,solid95 !定义solid95单元 r,1,agjx !定义link8单元的面积 r,2 !定义第2种实常数

mp,ex,1,egjx !定义link8单元的弹性模量 mp,prxy,1,0.3 !定义link8单元的泊松系数 mp,alpx,1,1.0e-5 !定义线膨胀系数

mp,ex,2,ehnt !定义solid95单元的弹性模量 mp,prxy,2,0.3 !定义solid95单元的泊松系数 blc4, , ,100,200,3000 !定义梁体 /view,1,1,1,1 !定义ISO查看 /ang,1

vplot !绘制梁体

kwpave,6 !工作平面移动到关键点6

wpoff,-30 !工作平面移动-30mm(X) wprot,0,0,90 !工作平面旋转 vsbw,1 !分割

1.1弹性力学平面问题的分析——带孔平板的有限元分析

1、分析的物理模型 分析结构如下图1-1所示。

图1-1 平面问题的计算分析模型

2、ANSYS分析单元设置 单元设置如下图1-2和图1-3所示。

图1-2 单元设置

图1-3 单元行为选项设置

1

3、实常数设置 设置平面问题的厚度为1，过程如下图1-4所示。

图1-4 实常数设置

4、材料属性设置 材料的弹性模量和泊淞比设定如下图1-5所示。

图1-5 材料模型

5、几何建模 先创建一个矩形如下图1-6所示，然后再创建一个圆如图1-7所示。

2

图1-6 矩形创建

图1-7 创建圆

进行布尔运算，先选取大的矩形，然后再选取小圆，之后完成布尔减运算，其过程如下图1-8所示。 选取矩形

3

选取小圆

图1-8 执行布尔减运算

运算后结果

6、网格划分 按如下图1-9所示完成单元尺寸设置，设置每个边划分4个单元。之后，按图1-10所示完成单元划分。

图1-9 单元尺寸设置

图1-10 单元划分

4

7、模型施加约束和外载

约束施加：先施加X方向固定约束如图1-11所示，再施加Y向位移约束如图1-1

1 k1单元定义单元表命令：

轴向应力（SAXL）列表：ETABLE，SAXL，LS，1 轴向力（MFORX）列表：ETABLE，MFORX，SMISC，1 轴向应变（EPELAXL）：ETABLE，EPELAXL，SMISC，1 2 单元使用总结： 平面桁架：Link1 立体桁架：Link8 二维梁单元：Beam3

平面应力、应变：Plane42/Plane82 三维结构：Solid45

Link1可用于桁架、杆件、弹簧等结构。该元素为二维空间并承受轴向拉力和压力，不受弯矩，每个节点具有X和Y两个方向的自由度。 Beam3--2D弹性梁，是可以承受拉力、压力和力矩的元素。每个节点具有X、Y方向移动和绕Z轴转动3个方向的自由度。

Link8——3D杆件，与Link1具有相同的性质，每个节点具有X、Y、Z三个方向自由度。

Combin14可用于一维、二维、三维空间在纵向或扭转的弹簧-阻尼效果。但纵向作用和扭转不能同时存在，弹簧阻尼元素不具有质量，质量可有MASS21仿真。

Mass21——结构点质量，mass21为点元素，具有X、Y、Z位移与旋转6个方向自由度，不同质量和转动惯量可分别定义于每个坐标系方向。 Plane42——2D实体结构，该元

都是基本资料，公布了： 内容:

-模态分析得到的结果是不是某个方向上的各阶频率啊我要得到各个方向的一阶频率能做到吗

-承是用来支撑要研究的对象把轴承等价为弹簧将其刚度加在对象的节点上这样就要定义刚度的大小在加是否还要定义单元类型然后才能定义其刚度

-处理动力问题如土层地震响应或基础振动反应可否从边界施加加速度荷载, 若可以如何瞬态动力反应分析时间子步为>200?

-板单元的后处理的显示在单元坐标还是在总体坐标? 比如位移,应力

-我现在需分析一个板梁结构板已用SHELL63 单元划分好梁我是用板上的一条线划分单元并添加截面而生成的但现在运算时发现板和梁是分开的它们之间互不影响请教各位高手怎样将板和梁合并为一个整体

-用SHELL63 单元划分的板结构想加垂直于板面的匀布载荷?

-ANSYS 可以自己定义输出格式吗?

-作模态分析时就是集中质量单元和刚度加法?

-我在原有的静态分析的基础上想继续作一下结构的模态分析应该采取那些步骤啊?

-1.在ANSYS 中如何设定小数的有效位数比如我输入的应力值为0.0004495568 而且我的一组数据都是最后几位差别但是ANSYSY 自做聪明把它四舍五入了结果弄的都

工程师

“有限元分析及应用”课程

有限元分析软件 ANSYS6.xed 上 机 指 南

工程师

说 明

本《有限元分析软件ANSYS6.1ed:上机指南》由清华大学机械工程系石伟老师组织编写，由助教博士生孔劲执笔, 于2002年9月完成，基本操作指南中的所有算例都在相应的软件系统中进行了实际调试和通过。

本上机指南的版权归机械工程系所有，未经同意，任何单位和个人不得翻印。

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工程师

目 录

Project1 简支梁的变形分析……………………………………………………….1 Project2 坝体的有限元建模与受力分析………………………………………….3 Project3 受内压作用的球体的应力与变形分析…………………………………..5 Project4 Project5 Project6 Project7

受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解…