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Simcenter 3D助力全方位高精度耐久性開發(fā)

2020-03-28 15:01:32·  來源：Simcenter 3D Online  作者：李建輝  
　
1.概述由于工程上很多構件在使用過程中處于動態(tài)承載狀態(tài)。構件在足夠大的高周交變載荷的作用下，可能發(fā)生疲勞破壞，但在這種破壞之前，構件往往沒有變形征兆，而
1.      概述
由于工程上很多構件在使用過程中處于動態(tài)承載狀態(tài)。構件在足夠大的高周交變載荷的作用下，可能發(fā)生疲勞破壞，但在這種破壞之前，構件往往沒有變形征兆，而是直接形成疲勞初始裂紋。破壞模式具有潛伏性和突發(fā)性，因此需要更多的試驗進行評估產(chǎn)品耐久性。伴隨著全球工業(yè)化產(chǎn)品開發(fā)進程的加快，許多先進技術應用到新產(chǎn)品研究開發(fā)過程當中，CAE技術和虛擬現(xiàn)實的廣泛應用，大大縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，同時也降低產(chǎn)品開發(fā)成本，加快新產(chǎn)品投放市場的進程，進而提高產(chǎn)品競爭力和市場占有率。

更短的開發(fā)周期和不斷增長的質量需求將基于測試的耐久性方法擴展到了極限。其中通過仿真方法對耐久性性能進行評估和改進是一種相對高效的選擇。西門子工業(yè)軟件公司的Simcenter 3D耐久性模塊提供最先進的分析方法，并交互式的進行疲勞耐久性分析。消除設計過度和設計不足的部件，保證可靠性的前提下盡量減少質量。同時通過分析關鍵區(qū)域的載荷傳遞路徑，可以改善載荷流以提升可靠性，要比僅在關鍵區(qū)域周圍加固要好得多。

2.      工業(yè)應用

同大多數(shù)仿真一樣，Simcenter 3D耐久性模塊可以并已經(jīng)應用到很多工業(yè)領域。

2.1.    航空航天和國防

Simcenter 3D 耐久性模塊用于預測起落架、控制機構、滑軌和其它關鍵部件的疲勞壽命，以解決在原型制造之前的耐久性問題。組合所有可能的局部載荷條件來識別局部應力集中，廣泛的方法可以定位薄弱點和評估疲勞壽命

2.2.    汽車和運輸行業(yè)

Simcenter 3D用于對車架、鈑金、斷面結構、車門及門鎖系統(tǒng)，天窗系統(tǒng)和底盤結構進行疲勞壽命評估。Simcenter 3D耐久性模塊可以對特定的焊縫和焊點進行高精度分析。先進的數(shù)值方法還可以應用于發(fā)動機、動力系統(tǒng)部件、齒輪箱和排氣管道等。
              
 
2.3.    工程機械

在工業(yè)應用中，成本效率實現(xiàn)往往取決于關鍵部件，這些部件通常承受大的動態(tài)多軸載荷。在動態(tài)循環(huán)載荷下任何金屬構件都可以得到有效的優(yōu)化，如Simcenter 3D耐久性模塊可以用于評估大型旋轉機械轉臺結構的疲勞壽命。

2.4.    船舶

Simcenter 3D耐久性模塊允許對船舶中焊接結構進行耐久性分析。復合材料疲勞分析功能為高端復合材料游艇提供先進的分析手段。

Simcenter 3D助力全方位高精度耐久性開發(fā)
 
3.      Simcenter 3D 耐久性解決方案

Simcenter 3D耐久性解決方案是一個更大的、集成的多學科仿真環(huán)境的一部分，Simcenter 3D工程桌面是所有Simcente 3D解決方案前后處理的統(tǒng)一核心。這個集成的環(huán)境幫助您實現(xiàn)更快的CAE過程和流暢的多學科仿真。廣泛的多學科仿真解決方案可以和耐久性分析進行充分集成，如結構強度分析提供應力應變，運動學和動力學分析提供載荷預測，復合材料非線性行為預測提供剛度和應力更新等

 
基于Simcenter 3D耐久性分析平臺，可以幫助工程師預測疲勞熱點和相關部件及子系統(tǒng)的疲勞壽命。它將動態(tài)部件載荷、結構有限元模型和材料特性曲線相結合，對部件疲勞耐久性進行全方位的評價和預測，并包含高周疲勞、低周疲勞、焊點和焊縫疲勞、多軸疲勞、振動疲勞等完整方法和分析類型。Simcenter 3D的耐久性后處理模塊幫助工程師獲得危險區(qū)域的反饋，了解疲勞問題的根源，從而快速評價多個設計方案。

Simcenter 3D 軟件提供一套獨特的工具，支持產(chǎn)品開發(fā)的所有階段進行疲勞設計。這包括面向設計工程師的易于使用的強度和疲勞向導工具，以及面向仿真分析工程師和專家的高級仿真工具，可以基于復雜載荷場景獲得疲勞信息，還可包括焊接、新材料和制造過程的影響。

3.1.    Simcenter 3D 耐久性向導模塊

 
Simcenter 3D耐久性仿真向導旨在輔助設計工程師快速評估機械部件在循環(huán)加載下的疲勞壽命。此解決方案是在用戶使用有限元求解器計算出靜態(tài)加載的應力狀態(tài)后執(zhí)行的（軟件同時提供應力分析向導）。

3.2.    Simcenter 3D 高級耐久性模塊
 
Simcenter 3D 高級耐久性模塊可以幫助驗證承受簡單或復雜載荷的產(chǎn)品在其生命周期中的結構完整性?；赟imcenter Nastran、 Simcenter 3D response dynamic、MSC Nastran、 ANSYS和Abaqus等應力分析結果，仿真分析師可以進行深入的疲勞分析和壽命計算，以幫助他們確定產(chǎn)品的耐久性。用戶可以選擇多種壽命準則，可以考慮平均應力效應、缺口效應、硬化效應和雙軸效應等。最終獲得疲勞和強度安全系數(shù)、疲勞壽命和損傷結果。

3.3.    Simcenter 3D 專家級耐久性模塊

 
Simcenter 3D專家級耐久性模塊提供了更為豐富和直觀的工具集進行建模、分析和后處理。它支持基于多種有限元和載荷歷程建立復雜的耐久性場景，提供更多的參數(shù)配置。也可以按照用戶的流程標準配置企業(yè)級和用戶級分析模板。

Simcenter 3D專家級耐久性模塊提供了很好的振動疲勞分析功能，支持隨機振動和諧波振動疲勞。獨特的振動分析及隨機振動疲勞分析功能輕松應用于多軸、多工況和大結構的模型。

Simcenter 3D專家級耐久性模塊允許設置和進行特殊焊點和焊縫的分析，焊接可以來自Simcenter 3D建模的連接，xMCF格式中定義，或在現(xiàn)有網(wǎng)格中自動檢測。焊接分析和常規(guī)分析可以在同一個分析中進行。軟件支持多種精度的焊接分析方法和開放的焊接模型庫。
 
Simcenter 3D專家級耐久性模塊為短纖維和連續(xù)性纖維復合材料提供一種獨特的方法。在復雜載荷作用下的疲勞壽命綜合考慮了剛度衰減和應力重分布。新技術開發(fā)也減少了基礎參數(shù)測試的工作量。
 
 Simcenter 3D助力全方位高精度耐久性開發(fā)1
 
Simcenter 3D Motion（多體動力學）求解器進行的載荷預測和疲勞求解器的效率和精度結合，可以在多體分析中使用柔性體來改善應力預測，并無縫地用于耐久性分析。多種疲勞評估方法和智能的后處理有助于直接在系統(tǒng)級上改善疲勞性能。

  
Simcenter 3D專家級求解器可以在同一臺計算機上運行，也可以在批處理模式下獨立運行。它提供了所有標準的耐久性方法，且對用戶定義的疲勞方法具有獨特的開放性，因此很容易對任何疲勞方法進行擴展。

4.      總結

Simcenter 3D可以幫助用戶探索多種設計選項，優(yōu)化強度和疲勞性能，基于真實載荷快速準確地進行疲勞壽命預測，針對各種工業(yè)領域的關鍵部件獲得深刻的耐久性見解和快速的反饋。Simcenter 3D可準確模擬復雜焊接接頭的耐久性能，通過載荷傳遞路徑方法預測組件載荷并優(yōu)化系統(tǒng)級疲勞性能，在精確的疲勞分析方法中考慮新材料和制造工藝影響。
 
 
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