MSC Nastran Embedded Fatigue

피로해석 기능이 통합된 MSC Nastran 모듈
MSC Nastran 내에서 피로 손상과 수명을 계산하고 중량 및 내구성을 위해
제품 설계를 최적화할 수 있습니다.
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대부분의 구조 시스템은 수명주기 동안 주기적으로 부하를 받습니다. 설계자는 시스템이 부하를 견뎌내 수명 초기 단계에서 고장이 나지 않도록 설계를 해야 합니다. 피로 또는 내구성 연구는 조기 고장은 사후 서비스 비용과 시장 점유율의 손실을 가져올 수 있어, 피로 혹은 내구성에 관한 연구는 제품 개발의 중요한 부분 중 하나입니다. 피로 해석은 일반적으로 설계의 핵심 요소로 인식되고는 있지만, 종종 응력 분석이나 내구성 분석에 뒤이은 비효율적인 순차적 방식으로 수행되거나 혹은 추가적인 작업으로 여겨지기도 합니다. 이로 인해 개발 시간과 비용이 추가되며, 또한 여러 종류의 제품을 사용해 비용 및 해석 시간이 늘어나기도 합니다.

MSC Nastran Embedded Fatigue (NEF)는 MSC Nastran에 피로 계산이 통합된 혁신적인 내구성 해석 모듈입니다. 실제로 응력 및 피로 계산은 하나의 프로세스로 동시에 수행될 수 있습니다. 응력 및 다른 영역에 대한 해석 과정이 완료된 후 피로 해석이 수행되는 GUI 기반의 피로 프로세스와는 차별화된 중요한 진전으로, 엔지니어가 제품 수명을 향상시킬 수 있는 새로운 기회를 제공합니다.
NEF는 아래와 같은 기능을 제공합니다.

  • Stress life (S-N)
  • Strain life (E-N)
  • Multi-axial responses processed using the Critical Plane method
  • Parallel processing up to 100 threads
  • Multiple fatigue analysis in a single job submission


Fatigue analysis of a wheel carrier. Nodes:325k, Elements: 200k, 8 Load Sources

There are numerous reasons why fatigue analysis is faster with NEF, but 2 of the most notable are listed below:

  1. The traditional approach involves taking FEA results, then transferring, and submitting them to a fatigue program. This approach unfortunately has an impact on solution performance, with need for large amount of computational resources and analyst time. With NEF, the fatigue calculation occurs immediately within the FEA analysis, which saves time and effort required, improving analysis efficiency. In one example, the traditional fatigue analysis process took 8 hours, but with NEF, the analysis took 38 minutes. [Source]
  2. Since the fatigue calculation occurs in MSC Nastran, the high cost and time needed to move numerous intermediate files between FEA and fatigue program is reduced. This simplification of durability analysis leads to savings of computational resources, resulting in additional simulation capacity and higher productivity. In one example, the fatigue analysis involved 191 files, but with NEF, the number of files involved was just 2. [Source p.62]

Initial Shape: Mass=15.5kg, fatigue life=105.52 cycles
Optimized Shape: Mass=13.5 kg, fatigue life= 108 Cycles. Design changes led to a 13% savings in mass and an increase in fatigue life

Minimizing the mass of a product, while obtaining a desired fatigue life, is more feasible with NEF. The support of fatigue calculations within MSC Nastran extends into Design Optimization (SOL 200). Models may now be optimized while taking into account fatigue life and other performance criteria such as mass. If the need to consider and optimize multiple models exists, the multi-model optimization capabilities in MSC Nastran may also be utilized. This provides a truly optimized model that can be used faster, without the need for verification of the designs after design optimization analysis.

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