FEMFAT疲劳分析教程

©ECS/DisclosureorduplicationwithoutconsentisprohibitedFEMFAT参数设置EngineeringCenterSteyr©ECS/DisclosureorduplicationwithoutconsentisprohibitedAuthor:ECSChinaTeam22013FEMFATBASIC©ECS/DisclosureorduplicationwithoutconsentisprohibitedFEEntitles有限元模型数据Author:ECSChinaTeam32013文件编辑器文件编辑器用于调整软件设置，保存在femfat.ini文件中。最大节点数最大单元数最大节点标号最大单元标号©ECS/DisclosureorduplicationwithoutconsentisprohibitedAuthor:ECSChinaTeam42013有限元模型数据选择文件格式（FileFormat）之后，在输入框内（FileName）指定有限元模型文件的路径和名称。启动后处理Visualizer启动焊点定义启动焊缝定义调入模型的信息包括节点、单元、物理属性、组、焊点、焊缝的数量1.输入的有限元模型的最大尺寸在“ModifyDimension”框中以总体坐标系显示，用户可以检查长度单位是否是[mm]。2.如果模型的长度单位不是[mm]，可以乘以一个系数来修正。需要填写在方框内，并点击“Multipl”使之生效。如果当前模型长度单位为1m[=1000mm]，则放大系数应为1000FEEntitles有限元模型数据©ECS/DisclosureorduplicationwithoutconsentisprohibitedAuthor:ECSChinaTeam52013Groups组的定义Groups组的定义可以由单元或者节点形成组，来定义需要进行分析的结构区域。当然也可以从其它有限元软件中事先定义好组然后导入到FEMFAT中。在FEMFAT中只对当前组进行分析计算将创建一个名为“DetailedResults”的组，对应于设置。此组节点的以下附加的详细信息将输出到fps文件中：S/N曲线Haighdiagram应力历程(用于MAX分析)损伤时间特性(用于MAX分析)建立新组将节点/单元添加到组中移除组中的节点/单元©ECS/DisclosureorduplicationwithoutconsentisprohibitedAuthor:ECSChinaTeam62013Stressdata应力数据应力数据FEMFAT使用应力幅值和平均应力进行损伤分析。也可以导入最大和最小应力，FEMFAT将自动地将其转化为幅值和平均应力。除平均应力之外，也可以考虑恒定应力（例如，螺栓预应力、残余应力等）。提供三个内部存储区，可以用于保存和编辑应力：•应力幅值或最大应力•平均应力或最小应力•恒定应力(例如，螺栓预应力)•临时应力，允许以基本载荷工况进行载荷组合，但不用于分析。©ECS/DisclosureorduplicationwithoutconsentisprohibitedAuthor:ECSChinaTeam72013Materialdata材料数据材料数据有数种方法为FEMFAT提供分析所需的材料数据：•在材料数据库中有绝大部分分析所需的材料。•对于特殊材料，如果数据不足，或者现有材料中的数据需要稍作修改，推荐使用materialgenerator。•显示的材料数据可以手动输入。导入材料存储材料©ECS/DisclosureorduplicationwithoutconsentisprohibitedMaterialdata材料数据Author:ECSChinaTeam2013创建新的材料以材料生成器创建材料数据可以按照两种规范进行材料的设置：•FKM（默认）•TGL以及两种方法：•stress-based基于应力•strain-based基于应变进行SN曲线参数的设置。基于应力的材料生成器基于应变的材料生成器©ECS/Disclosureorduplicationwithoutconsentisprohibited9Loadspectradata载荷谱数据创建一个阶梯载荷谱1.阶梯载荷谱的全部步数可以用来指定。2.输入载荷循环数（）3.输入应力幅值系数（）4.输入平均应力系数（）定义载荷谱的实例（2个不同的阶段）：阶段1，-200N至400N，循环103次阶段2，-100N至200N，循环104次则对应载荷：单位应力100N/mm2，表格中输入如下:创建阶梯载荷谱载荷幅值[N/mm2]平均应力[N/mm2]1300100215050No.N(-)F_A(-)F_M(-)11,0003.01.0210,0001.50.5©ECS/Disclosureorduplicationwithoutconsentisprohibited10Nodecharacteristics节点属性节点属性可对节点组赋予各种参数定义表面粗糙度组内节点可以用两种方式来指定表面粗糙度：1.直接输入表面粗糙度值Rt或者Rz，单位[µm]。2.从表面粗糙度框内选择预设值:Polished:对应于表面粗糙度=2µmGrinded:对应于表面粗糙度=10µmSmoothed:对应于表面粗糙度=60µmRoughed:对应于表面粗糙度=140µmAsCast:对应于表面粗糙度=200µmUserdefinedDefault:对应于表面粗糙度=1µm当Influencefactors菜单项中SurfaceRoughness激活之后，所选择的表面粗糙度值将在计算中予以考虑，材料表面越粗糙疲劳强度越低。材料试样的表面粗糙度为默认值（1µm），如果SurfaceRoughness没有激活的话，则应用这个默认值。对当前节点组赋予材料定义表面粗糙度©ECS/Disclosureorduplicationwithoutconsentisprohibited11Nodecharacteristics节点属性在实体单元节点上定义工艺参数对于3D单元节点必须给定相关壁厚。板壳单元节点的工艺参数所假设的壁厚由相邻板壳单元的壁厚来决定。参数的设定公式是：对于特殊截面，工艺参数可从如下的表中获得：对于高碳结构钢、细晶粒结构钢、标准回火钢、一般铸钢和铝材，工艺参数与壁厚s相同。工艺尺寸的设置横截面的类型sdeff©ECS/Disclosureorduplicationwithoutconsentisprohibited12Nodecharacteristics节点属性定义离散度(10%和90%的比值)离散度定义为10%存活概率下的疲劳强度与90%存活概率下的疲劳强度的比值。FEMFAT中默认的值为1.26。定义离散度©ECS/Disclosureorduplicationwithoutconsentisprohibited13Nodecharacteristics节点属性定义温度场为了在疲劳分析中考虑温度的影响，须在节点上定义温度。温度越高对于零部件的疲劳性能越不利。对于不同的节点可以定义不同的温度。如果某个节点没有定义温度，则将自动赋予室温（20°C,材料试样的温度）。在FEMFAT中有两种方式给当前组的节点设定温度：1.利用DefineValue可以为一个组中的所有节点定义一个恒定的温度。将零部件细分到不同温度组中，可以定义简单的温度分布，温度单位为[°C]。2.对于复杂的温度分布，比如温度分布来源于有限元分析，可以以不同的文件格式导入节点温度。注意所导入的温度值只被赋给当前组中的节点。定义温度场©ECS/Disclosureorduplicationwithoutconsentisprohibited14Nodecharacteristics节点属性微观结构参数在每次FEMFAT运算中只能考虑三个参数选项中的一个：1.铸造第二树状结晶晶枝间距2.铸造凝固时间3.铸造冷却率FEMFAT计算总是采用结晶晶枝间距选项，如果选择了铸造凝固时间和冷却率选项，计算时均转化为结晶晶枝间距选项。如果给当前组的节点赋予了铸造凝固时间和冷却率，但是在对应的材料属性中没有(220)的材料数值，则将使用如下的默认值：1.时间系数K=7.12.时间指数n=0.383.冷却率系数C=39.44.冷却率指数phi=0.317加工工艺的影响微观结构参数：1.铸造第二树状结晶晶枝间距2.铸造凝固时间3.铸造冷却率©ECS/Disclosureorduplicationwithoutconsentisprohibited15Nodecharacteristics节点属性冲压影响模拟-有效塑性应变有效塑性应变可以用两种方式分配给节点：1.Definevalue：在此选项下用户可以为组内所有节点指定恒定的有效塑性应变值。2.可以从LS-Dyna(ASCII)和AbaqusODB导入有效塑性应变值。一般来说，冲压成型仿真的有限元网格与疲劳分析的网格模型不相同。需要在疲劳分析网格上映射板壳厚度、有效塑性应变和内部应力。这些操作可以直接在LS-Dyna内完成。加工工艺的影响有效塑性应变©ECS/Disclosureorduplicationwithoutconsentisprohibited16Nodecharacteristics节点属性定义表面处理定义表面处理框内有以下选项：1.None无表面处理2.ShotPeened喷丸3.Rolled滚压4.Carburized渗碳5.Nitrided渗氮6.InductiveHardening感应淬火7.FlameHardening火焰淬火当选择其中的某个选项后，相应的标准值（例如，TGL标准）将予以应用，影响参数将在局部S/N曲线中予以考虑。上述所列的选项，如果在Influencefactors菜单项中没有被激活，则在分析中被忽略。定义表面处理系数用户也可以根据自己的经验直接输入一个系数来修改材料疲劳强度（具体数值请参照下一页的PPT表格）。加工工艺的影响定义表面处理参数©ECS/Disclosureorduplicationwithoutconsentisprohibited17Nodecharacteristics节点属性定义表面处理-从下表可以看到哪些表面处理对疲劳极限有影响，表面硬化影响系数(KV)是工艺方法的函数值，是作为可锻钢质和铝质材料的指导值。可锻钢质和铝质材料表面处理影响方法试样影响系数(KV)*类型直径[mm]化学-热处理法渗氮法渗氮深度0.1至0.4mm表面硬度700至1000HV10无凹槽8-1530-401.15-1.251.10-1.15渗氮法渗氮深度0.1至0.4mm表面硬度700至1000HV10有凹痕8-1530-401.90-3.001.30-2.00渗碳法渗碳深度0.2至0.8mm表面硬度670至750HV无凹槽8-1530-401.20-2.001.10-1.50渗碳法渗碳深度0.2至0.8mm表面硬度670至750HV有凹槽8-1530-401.50-2.501.20-2.00碳氮共渗淬硬深度0.2to0.4mm最小表面硬度670HV10无凹槽8-151.80机械法轧制，滚子硬化无凹槽8-1530-401.20-1.401.10-1.25轧制，滚子硬化有凹槽8-1530-401.50-2.201.30-1.80喷丸处理无凹槽8-1530-401.10-1.301.10-1.20喷丸处理有凹槽8-1530-401.40-2.501.10-1.50热处理感应淬火火焰淬火淬硬深度0.9至1.5mm表面硬度51至64HRC无凹槽8-1530-401.30-1.601.20-1.50感应淬火火焰淬火淬硬深度0.9至1.5mm表面硬度51至64HRC有凹槽8-1530-401.60-2.801.50-2.50铸铁和铸铝材料表面处理影响方法试样影响系数(KV)*类型直径[mm]化学-热处理法