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Fe-safe 高级疲劳寿命分析

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目录

1 产品简介

2 功能特色

3 应用价值

4 用户案例


目录

1 产品简介


产品简介

FE-SAFE是英格兰的安全技术公司（SAFE TECHNOLOGY

LIMITED）的产品

支持的工程疲劳设计方法

无限寿命疲劳设计

有限(安全)寿命设计

疲劳耐久性设计

损伤容限设计


功能一：支持两种疲劳分析数据

支持两种疲劳分析数据基于疲劳试验测试应力/应变信号的疲

劳技术支持工业标准数据文件 3应变片测试信号和分析处理应力寿命疲劳方法局部应变疲劳方法

基于有限元分析的疲劳技术

支持弹性或塑性FEA结果单轴应力寿命疲劳单轴局部应变疲劳多轴应力寿命疲劳多轴局部应变疲劳其他高级疲劳

疲劳测试信号的分析与处理基于FEA的疲劳分析技术


功能二：丰富的材料疲劳参数库

材料疲劳参数库：丰富的金属和非金属材料库

焊缝材料性能

常温或者多种温度序列

检索、扩充和编辑材料

材料缺省疲劳算法

曲线、列表与动态编辑材料

Seeger疲劳性能预测技术

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0.002 0.004 0.006 0.008Strain

Str

ess: M

Pa

10-4

10-3

10-2

10-1

100 102 104 106 108 1010 1012 1014

Life (2nf)

ea

疲劳材料应力、应变－寿命曲线疲劳材料库


功能三：疲劳载荷谱

疲劳载荷谱：

试验测试载荷信号及分析处理分析处理后记录结果

雨流矩阵

PSD谱

…

人工定义载荷谱横幅载荷/变幅载荷

时间历程载荷

拾取峰值序列载荷谱

多结果集串联成一个载荷序列

LDF文件—叠加与组合载荷

轴对称模型的旋转载荷

PSD载荷

雨流矩阵

叠加高频信号载荷

温度载荷

。。。

混合载荷谱

3应变片测试信号与4通道输出信号

LDF文件

FEA多轴疲劳载荷谱雨流矩阵

试验：多通道测试信号

定义载荷谱是疲劳分析的关键技术


功能四：两种疲劳分析算法

两种疲劳分析算法应力疲劳：

单/多轴疲劳

主应力疲劳

VonMises应力疲劳

BS7608焊缝疲劳

DangVan无限寿命疲劳

局部应变疲劳：单/多轴疲劳

最大主应变疲劳

最大剪切应变疲劳

Brown-Miller组合应变疲劳

铸铁疲劳


功能五：疲劳的影响因素

疲劳影响因素: 平均应力修正

应力疲劳：

Goodman修正

Gerber修正

Buch修正

用户自定义修正

应变疲劳：

Morrow

SWT修正

用户自定义修正

尺寸与应力集中系数

切口敏感性与应力梯度

表面粗糙度：机加工

残余应力：加工引起

温度

平均应力修正方法

表面粗糙度


功能六：多种疲劳分析结果

丰富的几何模型和网格高级处理技术

丰富的疲劳分析结果寿命与损伤

应力安全系数

生存概率

疲劳灵敏度曲线

疲劳耐久性系数

雨流矩阵

双轴性

临界平面方向

等寿命图

分析记录文件

…

整车路谱疲劳分析结果

排气管热疲劳寿命

数值/

曲线/

柱状图/3

D

等值图等


目录

2 功能特色


特色功能

Verity焊接结构疲劳

橡胶材料疲劳

独有的高温、蠕变疲劳分析功能

铸铁材料结构的疲劳分析

方便易用的载荷定义方法

影响因素对疲劳寿命影响

循环对称疲劳

概率统计疲劳分析

……


Fesafe的附加扩展模块

软件包描述

Fesafe标准包提供疲劳分析的标准功能；

特色是多轴应变疲劳、复杂载荷定义。

可附加扩展模块

Fe-safe/Verity

焊缝疲劳模块

基于Battelle研究中心创新成果：

网格无关结构应力法预测焊接结构疲劳位置和寿命；

纳入ASME分析设计规范、API 579/ASME FFS-1规范。

Fe-safe/TURBOlife

蠕变疲劳模块

独特的考虑蠕变损伤、疲劳损伤以及蠕变疲劳交互作用的疲劳耐久性分析算法。成功应用于：核电设备、电厂设备、燃气轮机、蒸汽轮机、汽车尾排部件、涡轮增压器、活塞和气缸等。

Fe-safe/Rotate

旋转机械疲劳分析模块

利用对称性加速旋转结构疲劳分析速度。

适用于轮毂、轴承类结构。

Fe-safe/Composites

复合材料疲劳计算模块

与高性能复合材料分析全球领导者Firehole紧密合作，将Firehole公司复合材料疲劳理论与Fesafe疲劳分析工具结合。

Fe-safe/Rubber

橡胶材料疲劳计算模块

支持Neohookean、Yeoh、Arruda-Boyce、Ogden、Mooney-Rivlin、Mullins Effect等超弹材料模型，支持输入名义应变、Green-Lagrange

应变和变形梯度等应变历史数据。


目录

3 应用价值


15

Fesafe-应用领域

http://www.ford.co.uk/

http://www.landrover.com/gb/en/

http://www.internationaldelivers.com/site_layout/index.asp

http://www.baesystems.com/index.htm



http://www.baesystems.com/

http://www.graduates-baesystems.com/html/index.php

http://www.metaldyne.com/metaldyne/default.aspx

http://www.arvinmeritor.com/home/default.asp

http://www.perkins.com/

http://www.faurecia.com/

http://www.cummins.com/cmi/index.jsp?siteId=1&langId=1033&newsInfo=true

http://www.nokia.co.uk/

http://www.edwards.com/

http://www.gotoemerson.com/jsp/index.jsp

http://www.freightliner.co.uk/default.asp

http://www.equityeng.com/index.html

http://www.calsonickansei.co.jp/english/index.html

http://www.gunnite.co.za/contact_us.html

http://www.graduates-baesystems.com/html/index.php

http://www.manbw.com/


Fesafe-疲劳耐久性仿真环节

全球客户的经验表明：

–Fesafe在产品和工程设计中，通过对结构的疲劳耐久性仿真分析，有

效的提高了产品可靠性和疲劳寿命，减少了研发周期和试验成本。

疲劳耐久性研发模式的演进：

–传统经验设计方法：设计-制造-试验

–现代设计分析方法：设计-有限元仿真-疲劳耐久性仿真-制造-试验


Fesafe客户价值

Fesafe主要面向产品疲劳耐久性仿真分析

–通过疲劳分析，评估产品或工程结构是否安全合理，并进行优化设计

–通过疲劳耐久性分析，提高产品寿命，减少产品召回和维修成本

–通过对疲劳试验的模拟，验证试验载荷谱的正确性并优化试验载荷谱

–通过分析，缩短产品设计周期和风险，提高一次设计成功率

有限元分析疲劳载荷定义结构疲劳寿命

Model Courtesy of CADFEM GmbH


目录

4 用户案例


应用案例1:柴油机活塞的疲劳分析


Problem: Crack at root of

valve pocket radius

FEA 和Fe-Safe 精确的预计了裂纹萌生的位置和时间

裂纹萌生 Fed Mog piston 2001

2001年Fed mog 柴油机活塞疲劳分析


应用案例2:铝合金悬架的疲劳分析


3方向线弹性有限元分析

疲劳寿命云图

Test life : 41000 miles (long cracks)

fe-safe : 27000 miles (crack initiation)

Metaldyne麦特达因

锻造铝合金悬架

国际著名汽车零部件供应商

References:

Fatigue Analysis of an FEA Moand Comparison with Experimental Data, C.

Colquhoun, Simpson International UK Ltd, Halifax, England,J. Draper, Safe

Technology Limited, Sheffield, England,Proceedings of the NAFEMS Seminar on

Fatigue Analysis from FEA. Wiesbaden, Germany. November 8-9 2del of a

Suspension Components, 000.


应用案例3:踏板耐久性设计

Pratt & Miller 顶级赛车设计

制造商

制动踏板故障发现及耐久性

分析

Mechanical+Fesafe



Original Design with

Central Pedal Load

Original Design with

Offset Pedal Load

ANSYS Mechanical踏板应力分析结果

Improved Design with

Offset Pedal Load

Assumed Original Load Case Parts Experiencing Failures Reliable Redesigned Parts



通过加厚中心销孔的加强法兰来承受引入的巨大扭矩，Fesafe计算结果

显示新设计寿命远大于1,000,000次循环；

计算得出原始设计的寿命为16567次，与实际服役时间吻合的很好；新设

计的计算寿命在1千万次循环以上，并且并没有发现现场故障。

fe-safe 疲劳耐久性寿命分析


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