Fatigue and Durability

Validate your designs for durability to decrease warranty claims, increase safety and reduce cost

疲劳与耐久性

验证设计的耐久性,以减少质保索赔、提高安全性并降低成本。

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设计和开发过程中最具难度的任务之一就是预测随时间推移而出现的故障。如果不了解结构的可能失效方式,便难以改进其安全性能。对所有可能的故障场景进行实物试验在成本上是不可行的。在设计过程中,来自有限元模型的耐久性分析开始被逐渐认可。这一分析不再局限于疲劳寿命计算——目前的输出可涵盖安全工作应力、质保索赔曲线以及高温效应、制造工艺和装配应力。

MSC 软件为基于 FE 的耐久性与疲劳问题提供了一系列解决方案,能够在任意随时间变化或者随频率变化的加载条件组合下准确地预测产品寿命。



MSC MSC 软件可用于众多类型的耐久性分析:
  • •高周期(S-N)应力—寿命疲劳
    •低周期(E-N)应力—寿命疲劳
    •Neuber 及其他塑性修正法
    •采用 Paris 定律的裂纹萌生及生长
    •“热点”识别
    •变形与损坏分析
    •用于试验分析相关性的虚拟应变仪
    •采用 Palmgren—Miner 准则的损伤累积
 

•旋转系统的疲劳
•采用无规加载的振动疲劳
•点焊与缝焊分析
•针对疲劳的传统“焊接分级”方式
•材料失效预测
•非比例多轴向应力状态
•允许多个并发载荷及多次事件
•安全系数分析

 MSC软件可用于分析各种类型部件的耐久性:

航空航天: 机翼、面板、发动机叶片、轮子、铆钉、压焊、执行机构、传动部件、阀门、起落架、发动机吊舱、液力传动系统。
汽车: 齿轮、焊缝、底盘、悬架、铆钉、螺钉、车轮、曲轴、连接杆、活塞、轮毂、整车系统。
物医学: 支架、假肢、牙科植入物、髋关节植入物、膝关节植入物。
能源: 管线、压力、容器、钻井设备、控制与安全阀、焊缝、风机、涡轮机、风力发电机、海上平台、齿轮
电子: 纤焊、导线、PCB、执行机构、电子机架及壳体组合。
消费品:  密封件、风扇、连接件、导线、阀门、自行车踏板、健身器材。
机械: 齿轮、皮带、阀门、密封件、管线及管道。

 

An entirely new concept for CAE based fatigue calculations.

NEF enables fatigue analysis to be performed as an integral part of stress analysis and not as a post processing task. This improves current practices which can be cumbersome and time consuming. NEF revolutionizes the way current calculations are done because there is a dramatic reduction in the number of miscellaneous files that have to be managed (improved durability management) and a corresponding reduction in the overall process time a large job can take.

With Nastran Embedded Fatigue (NEF), large stress (intermediate) files are no longer be needed. This eliminates the need for time consuming file transfer, reduces memory requirements, and enables fatigue computations to be performed faster in memory with use of less disk space. In this way full body fatigue calculations for large models are made possible.

 

NEVF enables users to perform the fatigue analysis in frequency domain with techniques that are often used for dynamic structural analyses. This computationally efficient procedure provides life estimates orders of magnitude faster with minimal loss in accuracy, while using only a small fraction of system resources compared to traditional methods. Frequency domain methods also offer quality results for complex load histories, which could be even random in nature.

Engineers can perform vibration fatigue studies with any of the following commonly used loading conditions:

  • Single-input random load with or without static stress offset
  • Multi-load random input including cross-correlation with or without static stress offset
  • Deterministic loading (single sine waves and narrow bands)
  • Harmonic loading (multiple simultaneously applied sine waves)
  • Sine and narrow band sweeps
  • Duty Cycles: All of the above loading types can be assembled in to load events and sequences to make up realistic duty cycles.
 

MSC Fatigue 是目前市面上最为先进、功能全面的耐久性产品。

其先进的疲劳寿命估算程序使用户能够采用与应力分析所使用的同一个 FE 结果来进行综合的疲劳分析。该环境可在单一界面中对 CAE、动态分析及耐久性无缝地进行管理。它包含了为期 20 年的时间里由 MSC 软件开发的高级模块,以及近期开发的、作为 nCode DesignLife 程序套件一部分的模块。
MSC Fatigue 能与 Patran全面整合,因此可以在这一高级建模环境中使用极其强大的预处理和后处理功能。

 

在 Marc 故障影响分析解算器中提供了适用于若干种材料类别(其中包括可锻材料、脆性材料、复合材料、弹性体及混凝土)的综合失效模型组。强大的裂纹扩展功能使工程师们能够更好地掌握破坏机理以及适用于装置的方法,以避免突然失效。
Marc 所具备的这一功能,以及 Nastran 内降低复杂程度的功能,都非常适合于生成裂纹扩展柔度函数,而这是裂纹成长(疲劳)工具不可或缺的,属于 MSC Fatigue 的一部分。

 

Adams/ Durability 作为 Adams 软件包的一部分,将传统基于试验的耐久性设计过程扩展到虚拟世界中。借助 Adams/Durability,您可以仿真耐久性工作循环、记录部件负载历史、采用 RPC III 格式或 DAC 格式的输出数据来驱动耐久性试验台。您还可以实现柔性及刚性部件中的应力可视化、检测其中的热点,并通过与疲劳寿命预测程序衔接来改进部件设计。
从这一角度而言,Adams 是 MSC Fatigue 或Nastran Embedded Fatigue 所需的、用来创建 FE 加载时间历史的基本工具,并且这两种产品均已准备好与  Adams 的关联,可适应这种集成。

 

精准的材料数据是所有疲劳寿命计算的重要组成部分。MSC 软件最近与 HBM nCode 英国有限公司建立了合作伙伴关系,通过全面、快速且具有竞争性的定价服务来提供精准的材料数据。HBM nCode 通过虚拟仿真实现了疲劳寿命预测,能够预先进行耐久性评估,从而避免代价高昂的设计变更。
在某些情况下,针对疲劳进行材料属性数值建模可免于进行大量实验性试验,Digimat 可以提供这种数值建模方法。

 

 

 MSC软件能够委托众多世界一流专家来提供疲劳培训课程和工程服务。疲劳培训既可以侧重于软件( PAT319),也可以侧重于技术(NAS319)。MSC 软件甚至可以为那些当前使用基于 GUI 的疲劳分析过程、希望切换到解算器嵌入式方式的用户提供量身打造的耐久性管理快速启动项目(NAS399)。

 

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