基于LS-Dyna和VPG的疲劳剖析.docVIP

基于LS-Dyna和VPG的疲劳分析 前不久接触了一下疲劳分析，先将搜集的资料和我的一些心得体会整理如下。欢迎大家拍砖。 目前用得比较多的疲劳分析软件主要有一下三款：MSC公司的MSC.Fatigue、Fe-Safe、已被Ansys公司收购并整合到workbench中的ANSYS 13.0 nCode DesignLife。另外，Ansys中的workbench现在也可以做一些简单的疲劳分析。但是这些主流的疲劳分析软件都不支持Ls-Dyna的瞬态分析结果。一种解决办法是在提交LS-Dyna计算时，将*DATABASE_FORMAT中的iform设置为2，输出Ansys格式的结果，然后再导入到MSC.Fatigue、Fe-Safe、或者nCode DesignLife中进行疲劳分析。需要注意的一点是，目前只有ANSYS 13.0 nCode DesignLife可以支持Ansys13.0格式的结果，而目前流行于网络上的MSC.Fatigue和Fe-Safe都只支持版本比较老的Ansys的结果。对于情况比较复杂、要求结果很精确的疲劳分析，当然首选以上三种主流的疲劳分析，但是对于一般的疲劳分析，我们可以采用VPG中的ETA/Post Processor来做疲劳分析。VPG是美国ETA（Engineering Technology Associates, Inc.）Unit system Length Mass Force Time Stress M KG N s N/m^2 (Pa) 故在单位制中选择压力的单位为Pa。 3.2、选择分析类型 对于应力比较小，材料未进入塑性阶段的线性分析，选择第二种elastic；对于弹塑性问题，选择第一种true（non-linear）。这个主要是根据不同的应力类型，确定疲劳分析时的算法。 3.3、选择应力形式 选择疲劳分析中所用的应力的形式，第一应力，考虑方向的mises 应力和不考虑方向的mises应力。这个根据实际需要选择，一般选择考虑方向的mises 应力作为疲劳分析的依据。 3.4、选择需要疲劳分析的单元 有时并不是需要对模型中的所有部件都进行疲劳分析，只要对某些关心的部件进行分析，ETA/Post Processor可以仅仅选择部分单元进行分析，选择单元的方式如图3.3所示。选择了单元后，点击exit退出单元选择界面。 图3.3 单元选择界面 3.5、赋予材料属性 疲劳分析中，很重要的一个就是要有材料的应力寿命或者应变寿命曲线。ETA/Post Processor 1.7.5中自带了汽车行业中常用的材料参数。点击material definition进入材料属性窗口。然后在点击create选择自带的材料或者创建新的材料，如图3.4所示。 图3.4 材料属性选择窗口 若采用软件自带的材料属性，直接点击下方的ok即可，如图3.5所示。若要自己定义材料属性，逐行定义参数，再点击ok，就会将自定义材料保存在软件的数据库中。 图3.5 材料属性定义窗口 选中已选择的材料模型，，点击assign，将该材料赋给part，如图3.6。然后会弹出一个窗口，要求选择赋予该材料属性的part。若该分析模型中有多种材料，就需要逐一赋予材料属性。如果所有的part都是同一个种材料，可以勾选assign to all parts，直接将材料属性赋给所有parts。 图3.6 材料属性赋予窗口 3.6、选择疲劳分析结果显示的形式 ETA/Post Processor 提供两种分析结果显示的形式：节点或者单元。如果选择节点，结果为单元上所有节点的平均值，这样结果云图将比较光滑。如果选择的是单元，每一个单元的疲劳分析的结果将会被显示，这样的云图将不如节点形式那么光滑。这仅仅为结果的显示形式，不会影响疲劳分析结果的计算。 3.7、选择疲劳分析结果的类型 ETA/Post Processor 提供两种分析结果的类型，一种是损伤，另一种是剩余寿命，即失效前能够承受的循环次数。 3.8、计算结果 点击plot，软件开始计算。计算时间有模型的大小决定。计算完成后，将会将结果显示出来。若想切换结果的显示形式或结果的类型，只需在选择后再点击plot即可。 3.9、其他未尽事项 其他的一些关于VPG的疲劳分析原理和疲劳结果的后处理，限于本人精力和时间，不再做介绍，具体参考附件VPG_34_Fatigue_Tutorial_APR09.pdf。