[轉(zhuǎn)載]常用結(jié)構(gòu)疲勞分析軟件的對(duì)比

2017-01-16 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

作者:Wakelyn

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結(jié)構(gòu)的疲勞破壞是其主要的失效形式,結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命是進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核的重要內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元技術(shù)的發(fā)展,結(jié)構(gòu)疲勞分析方法在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,出現(xiàn)了多種疲勞分析軟件。常見(jiàn)的有:FE-Fatigue、FE-safe、MSC-Fatigue、Nsoft系列和WinLIFE 軟件。這些軟件分別由不同的公司推出,其中FE-Fatigue和Nsoft軟件是由英國(guó)的Ncode公司推出的;MSC-Fatigue軟件是由Ncode和MSC公司合作開(kāi)發(fā)的疲勞分析軟件;FE-safe軟件是由英國(guó)的Safe Technology公司開(kāi)發(fā)的;WinLIFE軟件是由德國(guó)的Steinbeis TZ交通中心開(kāi)發(fā)的。從以上可以看出,可以認(rèn)為目前疲勞分析軟件主要提供商是Nsoft公司、Safe Technology公司和Steinbeis TZ交通中心這三個(gè)單位。所以,我們把對(duì)比的對(duì)象選擇為這三家單位的最新推出的疲勞軟件,分別為:Ncode ICE filow系列的glyphwork、FE-safe 5.2版和WinLIFE 3.2版。

疲勞分析軟件之間的差異主要表現(xiàn)在五個(gè)方面:操作、接口、可視化、功能和價(jià)錢(qián)。

疲勞分析軟件一般作為有限元軟件的后處理來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的疲勞分析,需要把有限元的結(jié)果文件導(dǎo)入進(jìn)行分析,和目前廣泛使用的用限元軟件的良好匹配是很重要的;疲勞分析軟件是否能為工程師提供滿(mǎn)意的解決實(shí)際問(wèn)題的工具是一個(gè)十分關(guān)心的問(wèn)題。所以在這里主要對(duì)比的內(nèi)容是:接口和功能部分。操作和可視化也有所提及。至于價(jià)錢(qián)不在分析的范圍之內(nèi)。

1 三種軟件接口的比較
1.1 Nsoft軟件的接口
在Nsoft軟件中,可以直接將有限元元軟件的計(jì)算結(jié)果直接倒入到軟件中,并能直接讀出模型的材料和單元分組、以及應(yīng)力的信息。并可以將導(dǎo)入的文件顯示出來(lái)。
Nsoft軟件中,可以直接導(dǎo)入的有限元軟件及文件格式如下:

Patran/nastran的文件形式.op2
I-DEAS的文件形式.unv
ANSYS的文件形式.rst
Pro/Mechanica的文件形式.neu
ABAQUS的文件形式.fil

1.2 FE-safe 軟件的接口
FE-safe 軟件可以直接讀入有限元軟件的分析數(shù)據(jù),例如應(yīng)力、應(yīng)變和溫度等。
可以直接讀入的軟件的結(jié)果文件格式如下:

ABAQUS軟件的格式為:.fil文件、.ode文件
ANSYS軟件的格式為:.rst文件
NASTRAN軟件的格式為:.f06文件、.op2文件
Pro/Engineer軟件的格式為:.s01文件、s02文件等文件(應(yīng)力)
.d01文件 (溫度)
SDRC I-DEAS軟件的格式為:.unv文件

1.3 WinLIFE 軟件的接口
WinLIFE 軟件的合作者是NASTRAN(MAS.visual NASTRAN4 Windows)和NE/NASTRAN。這兩個(gè)軟件是采用FEMAP作為前處理和后處理的。這就決定了WinLIFE所能識(shí)別的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。其他有限元程序如果使用了FEMAP,都可和WinLIFE進(jìn)行連接,不存在任何問(wèn)題。
WinLIFE 3.2版軟件提供了和NASTRAN軟件、SDRC I-DEAS軟件的文件交換界面。但在該軟件的使用手冊(cè)中只提供了和NASTRAN軟件之間交互界面的安裝。
在NASTRAN軟件中安裝WinLIFE-menu,將NASTRAN軟件的有限元結(jié)果輸出為WinLIFE的輸入文件*.LST。
在這個(gè)輸入文件中包含了節(jié)點(diǎn)的編號(hào)和節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力。

1.4 小結(jié)
從以上的內(nèi)容可以看出,前兩個(gè)軟件和其他通用有限元軟件的可以實(shí)現(xiàn)廣泛的匹配使用,并且可以直接使用有限元軟件的計(jì)算結(jié)果文件,可以在計(jì)算過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索疲勞熱點(diǎn)部位和每一單元或節(jié)點(diǎn)的損傷,并實(shí)現(xiàn)疲勞計(jì)算結(jié)果的可視化。第三個(gè)軟件只能實(shí)現(xiàn)和Patran/Nastran的文件互換,需要人為動(dòng)手實(shí)現(xiàn)有限元計(jì)算結(jié)果的導(dǎo)出。這對(duì)于軟件的廣泛應(yīng)用將是不利的。

2 功能的比較
2.1 材料數(shù)據(jù)庫(kù)的比較
高質(zhì)量的材料數(shù)據(jù)是進(jìn)行疲勞計(jì)算的根本保證。所以,各個(gè)疲勞軟件都提供了強(qiáng)大的材料數(shù)據(jù)庫(kù)。
2.1.1 nsoft軟件的材料數(shù)據(jù)庫(kù)
在nsoft軟件中包含150種鋼和鋁合金的材料數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包含的內(nèi)容有:一般信息、單調(diào)拉伸數(shù)據(jù)、應(yīng)變壽命和應(yīng)力壽命數(shù)據(jù)、斷裂力學(xué)數(shù)據(jù)和多軸疲勞的的數(shù)據(jù)。并且有專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)mdm,可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的加載、編輯、創(chuàng)建、刪除以及繪圖等的操作。
2.1.2 FE-safe軟件的材料數(shù)據(jù)庫(kù)
提供了常用材料鋼、鋁合金、體合金的疲勞性能數(shù)據(jù)。材料數(shù)據(jù)是根據(jù)其主要的使用環(huán)境來(lái)管理的。主要包含的材料疲勞性能有:一般數(shù)據(jù)信息、材料的說(shuō)明、應(yīng)變壽命曲線數(shù)據(jù)、穩(wěn)態(tài)循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變曲線、應(yīng)力壽命曲線、失效概率、蠕變等的數(shù)據(jù)。對(duì)于這些數(shù)據(jù)同樣可以進(jìn)行編輯、繪圖等的操作。
可以進(jìn)行材料參考文件的鏈接。例如一個(gè)材料測(cè)試報(bào)告,通過(guò)設(shè)定路徑可以建立鏈接來(lái)使用這些數(shù)據(jù)。并且可以建立網(wǎng)絡(luò)鏈接。
2.1.3 WinLIFE軟件的材料數(shù)據(jù)庫(kù)
對(duì)于WinLIFE材料數(shù)據(jù)庫(kù)的使用,需要安裝Borland數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。材料數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容包括:材料的描述、單調(diào)拉伸性能、循環(huán)性能、循環(huán)測(cè)試環(huán)境、化學(xué)成分?？梢詫y(cè)試的材料數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件中。也可以進(jìn)行繪圖、編輯等操作。
2.1.4 小結(jié)
從材料數(shù)據(jù)庫(kù)方面來(lái)看,這三個(gè)軟件中的前兩個(gè)軟件無(wú)論是在疲勞數(shù)據(jù)的管理還是包含的材料信息方面都比最后一個(gè)軟件要強(qiáng)。但前兩個(gè)軟件是由英國(guó)推出的、最后一個(gè)軟件是由德國(guó)推出的,所使用的材料的牌號(hào)都是本國(guó)的或是一些組織的牌號(hào),如SAE的牌號(hào)。如果是中國(guó)用戶(hù)使用的話,這些數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的材料參數(shù)的利用率就會(huì)大打折扣。
這三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中所包含的材料性能數(shù)據(jù)不完全相同。主要是因?yàn)檫@些軟件在功能上的不完全相同。WinLIFE軟件不考慮溫度和腐蝕環(huán)境對(duì)疲勞影響的情況,并且不包含線彈性斷裂力學(xué)的分析部分,所以在數(shù)據(jù)庫(kù)中就沒(méi)有這方面的數(shù)據(jù)。

2.2 S-N曲線的產(chǎn)生方法和修正方法的比較
材料數(shù)據(jù)庫(kù)中所給出的材料或進(jìn)行實(shí)際測(cè)試的材料的S-N曲線數(shù)據(jù)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的光滑試件在對(duì)稱(chēng)橫幅循環(huán)載荷下得到的。但在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中很難找到和標(biāo)準(zhǔn)試件完全相同的形狀和使用環(huán)境的情況。實(shí)際的結(jié)構(gòu)一般不是光滑試件,應(yīng)力比也不是-1,尺寸大小也不盡相同,表面狀態(tài)、載荷形式、加載頻率也差異很大。如果要在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中使用材料的S-N曲線,就必須進(jìn)行這些修正。
對(duì)于沒(méi)有可用S-N曲線的材料,需要進(jìn)行疲勞壽命的計(jì)算時(shí),一般通過(guò)靜強(qiáng)度的材料參數(shù)來(lái)估算S-N曲線。估算的方法和采用的材料參數(shù),三個(gè)軟件不盡相同。
本節(jié)主要對(duì)S-N曲線的估算方法和修正方法進(jìn)行比較。
2.2.1 S-N曲線的估算方法的比較
2.2.1.1 Nsoft軟件的S-N曲線估算方法
近似S-N曲線的產(chǎn)生僅僅依賴(lài)于極限拉伸強(qiáng)度,UTS。產(chǎn)生的方式如下表:
循環(huán) 應(yīng)力
鐵合金(鋼) 1 1.0 X UTS
1000 0.9 X UTS
1000000 0.357 X UTS
鈦合金 1 1 X UTS
1000 0.8 X UTS
1000000 0.307 X UTS
鋁合金 1 1 X UTS
1000 0.7 X UTS
1000000 0.258 X UTS
其他合金 1 1 X UTS
1000 0.8 X UTS
1000000 0.274 X UTS
在軟件的操作中只需要輸入兩個(gè)參數(shù):材料的類(lèi)型(鋼、鋁、鈦、其他)和材料的拉伸強(qiáng)度極限,就可以得到材料的S-N曲線數(shù)據(jù)。
2.2.1.2 FE-safe軟件的S-N曲線估算方法
這個(gè)軟件認(rèn)為S-N曲線近似等于局部應(yīng)力應(yīng)變法中的彈性部分:

斜率和可以通過(guò)coffin-manson關(guān)系式的估算得到。
對(duì)于coffin-manson關(guān)系式的估算,該軟件把材料分為五種類(lèi)型:鋼(脆性)、鋼(延性)、鋁合金(脆性)、鋁合金(延性)、鈦合金。
需要輸入的參數(shù)包括:材料類(lèi)型、材料的拉伸極限強(qiáng)度和材料的彈性模量。
至于,coffin-manson關(guān)系式的估算在后面的局部應(yīng)力應(yīng)變法的計(jì)算中將會(huì)給出相應(yīng)的計(jì)算方法。
2.2.1.3 WinLIFE軟件的S-N曲線估算方法
該軟件提供了三種S-N曲線的估算方法:Hauck方法、Haibach方法和FKM方法。這些方法和修正方法混合在一起不好區(qū)分。
該三種方法在用戶(hù)手冊(cè)中沒(méi)有詳細(xì)的講出,具體的計(jì)算方法和計(jì)算過(guò)程不是很明確。
2.2.2.4 小結(jié)
三個(gè)軟件采用了不同的方法給出近似的S-N曲線。存在的問(wèn)題是:這三個(gè)軟件給出的方法那個(gè)更好,需要進(jìn)行分析;FE-safe軟件給出的S-N曲線有很大的局限性;沒(méi)有明確的給出這些方法是如何確定S-N曲線的疲勞強(qiáng)度的。
FE-safe軟件給出的S-N曲線,僅適用于疲勞壽命在之間的結(jié)構(gòu)的疲勞壽命計(jì)算。如果疲勞壽命小于的話,計(jì)算將存在很大的誤差。

2.2.2 S-N曲線的修正方法的比較
由材料的S-N曲線到結(jié)構(gòu)的S-N曲線一般需要進(jìn)行修正。需要進(jìn)行的修正包括:應(yīng)力集中(理論應(yīng)力集中系數(shù)、疲勞強(qiáng)度縮減系數(shù))、尺寸大小、機(jī)械加工粗糙度、表面熱處理(滲碳、滲氮、表面淬火等)、表面的冷處理(滾壓、噴丸、擠壓等)、載荷類(lèi)型(拉壓、剪、扭、彎)、加載頻率、加載波形、平均應(yīng)力等。一般認(rèn)為加載頻率和加載波形的影響很小,可以不考慮。
2.2.2.1 Nsoft軟件的S-N曲線修正方法

提供的修正系數(shù)包括
疲勞強(qiáng)度縮減系數(shù) ,用戶(hù)設(shè)定
表面狀況,包括的內(nèi)容有:no finish、Ground、Good machined、Average machined、Poor machined、hot rooled、forged、Cast、Water corroded、seawater corroded、user defined、unchanged。
表面處理,包括:不進(jìn)行處理、氮化處理、冷滾壓處理、噴丸處理
尺度系數(shù),用戶(hù)設(shè)定
偏移量:用戶(hù)設(shè)定,用于施加表面殘余壓應(yīng)力
小循環(huán)修正:haibach

2.2.1.2 FE-safe軟件的S-N曲線修正方法

提供了以下的修正系數(shù):
表面狀況
表面處理
殘余應(yīng)力

2.2.2.3 WinLIFE軟件的S-N曲線修正方法

一條完整的S-N曲線的產(chǎn)生需要輸入以下的參數(shù)
材料類(lèi)型:鋼、鑄鐵、灰鐵等
計(jì)算模型:Hauck、Habach、FKM
載荷類(lèi)型:拉壓、彎、扭、剪
處理:沒(méi)有處理,滾壓/鍛造
拉伸強(qiáng)度
屈服強(qiáng)度極限
應(yīng)力梯度
應(yīng)力集中系數(shù)
表面粗糙深度
安全系數(shù)

2.3 S-N曲線方法的比較
2.3.1 Nsoft軟件的S-N曲線方法
Nsoft軟件的S-N曲線方法采用的是線性方法,即有限元分析為線彈性分析。疲勞分析所采用的載荷和有限元分析中的載荷成一定的比例;疲勞分析所采用的應(yīng)力等于有限元分析的應(yīng)力乘以疲勞載荷和有限元分析載荷的比值。然后按照一定的準(zhǔn)則分析節(jié)點(diǎn)應(yīng)力、單元應(yīng)力。這些準(zhǔn)則包括:最大應(yīng)力準(zhǔn)則、最大應(yīng)變準(zhǔn)則、mises準(zhǔn)則、trseca準(zhǔn)則等?？梢赃M(jìn)行單元的上表面、下表面和中面的疲勞分析。
對(duì)于進(jìn)行了非線性分析的有限元模型,按照這樣的計(jì)算將會(huì)得不到預(yù)定的要求的。
對(duì)于隨機(jī)載荷的處理需要進(jìn)行工作是:把隨機(jī)載荷化簡(jiǎn)為恒幅載荷來(lái)處理。這就需要考慮材料的記憶效應(yīng)。常用的而且已經(jīng)被證明是有效的方法是通過(guò)雨流計(jì)數(shù)方法。通過(guò)雨流計(jì)數(shù)法后的數(shù)據(jù)一般不是均值為零的恒幅循環(huán),所以還需要進(jìn)行平均應(yīng)力的修正。
該軟件所采用的雨流計(jì)數(shù)方法為:四點(diǎn)雨流計(jì)數(shù)法,采用的ASTM的方法
平均應(yīng)力修正:Goodman、Gerber
所采用的累積損傷理論為:線性累積損傷理論
2.3.2 FE-safe軟件的S-N曲線方法
和Nsoft軟件的理論基本相同。
2.3.3 WinLIFE軟件的S-N曲線方法
WinLIFE軟件的S-N曲線方法不同于前兩個(gè)軟件的方法。它把S-N曲線方法分為兩種:名義應(yīng)力法和局部應(yīng)力法。名義應(yīng)力法需要考慮應(yīng)力集中系數(shù)的選取,局部應(yīng)力法不用考慮應(yīng)力集中系數(shù)的影響。其中局部應(yīng)力法和前兩個(gè)軟件的方法相似。
因?yàn)檫@個(gè)軟件在進(jìn)行疲勞分析的時(shí)候可以選擇的導(dǎo)入有限元軟件的計(jì)算結(jié)果,所以可以進(jìn)行名義應(yīng)力法的計(jì)算。這個(gè)方法和傳統(tǒng)的疲勞計(jì)算方法是一樣的。在其中的一些常用的應(yīng)力集中系數(shù)的選擇方面,該軟件還提供了簡(jiǎn)單的計(jì)算。
在對(duì)隨機(jī)載荷進(jìn)行處理的時(shí)候,該軟件雖然采用了四點(diǎn)雨流計(jì)數(shù)法,但它的雨流計(jì)數(shù)方法給出的結(jié)果不同于前兩個(gè)軟件。它給出的是載荷開(kāi)始點(diǎn),載荷結(jié)束點(diǎn)和數(shù)量組成的雨流矩陣。這樣的做法必須給載荷進(jìn)行分組。得到的只是一種近似的方法。
平均應(yīng)力修正:Goodman、Gerber
所采用的累積損傷理論為:線性累積損傷理論

2.4 局部應(yīng)力應(yīng)變法的比較
2.4.1 疲勞性能參數(shù)的估計(jì)方法的比較
獲得材料曲線的最好辦法是進(jìn)行控制應(yīng)變下的疲勞試驗(yàn)。在無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下可利用材料的靜拉伸性能來(lái)估算。常用的估算方法有:通用斜率法、四點(diǎn)關(guān)聯(lián)法、Socie法、Seeger法等。不同的軟件采用了不同的方法。通用斜率法、四點(diǎn)關(guān)聯(lián)法、Socie法相比,四點(diǎn)關(guān)聯(lián)法是最好的方法。
2.4.1.1 Nsoft軟件的疲勞性能參數(shù)的估計(jì)方法
根據(jù)的是Baumel 和 Seeger 提出的方法。這種方法目前的使用范圍被限制在低碳鋼、中低合金鋼、鋁合金和鈦合金。
鋼鋁/鈦合金
-0.087 -0.095
0.35
-0.58 -0.69
0.15 0.11

2.4.1.2 FE-safe軟件的疲勞性能參數(shù)的估計(jì)方法
該軟件所采用的方法和Nsoft軟件的方法相同。
2.4.1.3 WinLIFE軟件的疲勞性能參數(shù)的估計(jì)方法
沒(méi)有明確指出所采用的方法,但它的輸入?yún)?shù)也是拉伸強(qiáng)度極限和彈性模量。所以采用的方法可能是Socie法,也可能是Seeger法。不可能是通用斜率法或四點(diǎn)關(guān)聯(lián)法。因?yàn)檫@兩種方法都需要材料的斷口收縮率。
2.4.2 計(jì)算方法
對(duì)于完全依賴(lài)有限元軟件計(jì)算結(jié)果的軟件,一般都根據(jù)的是線彈性理論。認(rèn)為載荷和應(yīng)力、應(yīng)變之間是線性關(guān)系的。所以在計(jì)算應(yīng)變疲勞壽命的時(shí)候,根據(jù)這種線性關(guān)系直接就可以得到應(yīng)力時(shí)間歷程和應(yīng)變時(shí)間歷程。采用雨流計(jì)數(shù)方法考慮材料的記憶效應(yīng)。根據(jù)線性累積損傷理論進(jìn)行疲勞壽命的計(jì)算。其中Nsoft軟件和FE-safe軟件的局部應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算方法都是采用這種方法的。
對(duì)于WinLIFE軟件,它可以采用以上的方法進(jìn)行局部應(yīng)力應(yīng)變法的計(jì)算,也可以采用Neuber方法進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于采用Neuber方法進(jìn)行計(jì)算,需要解決的問(wèn)題是:怎樣將名義應(yīng)力時(shí)間歷程轉(zhuǎn)化為局部的應(yīng)力時(shí)間歷程。采用雨流計(jì)數(shù)法來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題的時(shí),需要記錄應(yīng)力幅值的開(kāi)始和結(jié)束應(yīng)力。這在大的載荷譜的情況下是很麻煩的。這個(gè)軟件的雨流計(jì)數(shù)方法可以解決這個(gè)問(wèn)題。
所以,根據(jù)這種完全的線性的線性的方法,在材料已經(jīng)達(dá)到非線性的情況下有可能高估了應(yīng)力和應(yīng)變,給出的結(jié)果將會(huì)偏于保守。

2.5 雙軸疲勞和多軸疲勞計(jì)算方法的比較
一般情況下,把多軸疲勞的問(wèn)題當(dāng)作單軸疲勞問(wèn)題來(lái)處理會(huì)得到偏于保守的結(jié)果。所以,疲勞軟件都提供了用于計(jì)算多軸疲勞的模塊。多軸疲勞是指疲勞損傷發(fā)生在多軸應(yīng)力狀態(tài)下,即兩個(gè)或三個(gè)主應(yīng)力(主應(yīng)變)的方向和幅度隨時(shí)間變化。Nsoft軟件和WinLIFE軟件把這個(gè)功能分為雙軸疲勞和多軸疲勞,FE-safe軟件只提到了多皺疲勞。
多軸疲勞可以分為比例加載和非比例加載。在比例加載的情況下主要的模型有:最大主應(yīng)力、Von Mises應(yīng)力、最大切應(yīng)力、Gough和Sines模型。非比例加載情況下的模型有:Findley和McDiarmid模型。
在這三個(gè)軟件里面這些計(jì)算的方法是基本相同的。

2.6 焊接結(jié)構(gòu)疲勞計(jì)算方法的比較
焊接結(jié)構(gòu)是工程中常見(jiàn)的一種形式。由于焊接會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中、焊接缺陷和殘余應(yīng)力,使結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度降低。焊接根據(jù)不同的分類(lèi)方式可以分為多種形式,在軟件中分為了縫焊和點(diǎn)焊?？p焊包含的類(lèi)型比較多,常見(jiàn)的對(duì)接焊、搭焊等都是縫焊。點(diǎn)焊一般用于焊接汽車(chē)外殼。
2.6.1 縫焊
這三個(gè)軟件都可以進(jìn)行縫焊的分析。但是所根據(jù)的理論有所不同。在這一方面,Nsoft軟件和幾個(gè)企業(yè)進(jìn)行過(guò)合作研究。在進(jìn)行這一方面的疲勞分析時(shí),這個(gè)軟件可能要好一點(diǎn)。
2.6.2 點(diǎn)焊
只有Nsoft軟件可以進(jìn)行點(diǎn)焊的分析。這個(gè)功能已經(jīng)被廣泛用于汽車(chē)整個(gè)車(chē)體的疲勞評(píng)估。

2.7 對(duì)于載荷信號(hào)的產(chǎn)生處理能力的比較
Nsoft軟件和FE-safe軟件都有載荷信號(hào)的產(chǎn)生和處理功能?？梢栽谲浖兄苯咏o需要進(jìn)行疲勞分析的有限元計(jì)算結(jié)果加正弦、余弦、三角形波等比較標(biāo)準(zhǔn)的載荷形式。也可以對(duì)載荷信號(hào)進(jìn)行除了雨流計(jì)數(shù)法以外的多種計(jì)數(shù)處理。雖然這些計(jì)數(shù)方式已經(jīng)不經(jīng)常使用了,但ASTM的計(jì)數(shù)法標(biāo)準(zhǔn)中仍然包括這些方法。對(duì)于WinLIFE軟件只包含了一個(gè)雨流計(jì)數(shù)處理方法。
以下2.8、2.9、2.10三個(gè)比較范圍不是疲勞分析軟件的重點(diǎn)部分。

2.8 熱疲勞的計(jì)算
在進(jìn)行一些受熱部件的疲勞分析時(shí),需要考慮熱疲勞的影響,像發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、氣缸等。FE-safe軟件有專(zhuān)門(mén)的模塊來(lái)進(jìn)行疲勞分析。Nsoft軟件也可以進(jìn)行這一方面的分析,但功能沒(méi)有前一個(gè)軟件強(qiáng)大。WinLIFE軟件不能進(jìn)行這一方面的分析。

2.9 頻域疲勞計(jì)算功能的比較
一般通過(guò)應(yīng)力(應(yīng)變)時(shí)間歷程進(jìn)行的疲勞計(jì)算,可以認(rèn)為是時(shí)域的疲勞計(jì)算。對(duì)于有些隨機(jī)載荷,一般很難知道它隨時(shí)間的變化情況,但功率譜密度可以很容易的獲得。這種疲勞問(wèn)題可以在頻域范圍內(nèi)很容易結(jié)局。一般這種方法主要用來(lái)處理振動(dòng)疲勞問(wèn)題。
Nsoft軟件和FE-safe軟件可以進(jìn)行這一方面的工作。WinLIFE沒(méi)有這一方面的功能。

2.10 斷裂力學(xué)方法的比較
一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)疲勞過(guò)程可以分為:裂紋的萌生和擴(kuò)展。裂紋的萌生可以通過(guò)局部應(yīng)力應(yīng)變法來(lái)計(jì)算。裂紋的擴(kuò)展采用斷裂力學(xué)的方法來(lái)計(jì)算。計(jì)算裂紋擴(kuò)展比較成熟的方法是線彈性斷裂力學(xué)方法。
Nsoft軟件和FE-safe軟件提供了簡(jiǎn)單的線彈性斷裂力學(xué)模塊。WinLIFE沒(méi)有這一方面的功能。

2.11 特有的功能模塊
對(duì)于Nsoft軟件和FE-safe軟件的功能上面的敘述已經(jīng)基本上全部包括了。對(duì)于WinLIFE軟件還有一個(gè)重要的模塊沒(méi)有介紹過(guò)。這個(gè)模塊就是:齒輪和軸承模塊?？上н@個(gè)模塊只有德語(yǔ)的說(shuō)明。由于看不懂德語(yǔ),對(duì)這個(gè)模塊不是很了解。也許這個(gè)模塊可以對(duì)計(jì)算齒輪和軸承的接觸疲勞有很大的幫助。

3 操作和可視化的比較
從操作的方便性和可視化方面來(lái)考慮這些軟件,可以認(rèn)為存在這樣的順序:Nsoft軟件、FE-safe軟件、WinLIFE軟件。

4 結(jié)論和建議
從上面幾個(gè)方面的考察可以得出以下的結(jié)論:
1、Nosoft軟件和FE-safe軟件的功能相差不大。主要的差距在于沒(méi)有點(diǎn)焊的疲勞分析計(jì)算功能;
2、WinLIFE軟件有自己的獨(dú)特之處,它在S-N曲線的估算方面有一定的優(yōu)勢(shì),但雨流計(jì)數(shù)法的準(zhǔn)確程度卻依賴(lài)于一些參數(shù)的設(shè)定;
3、WinLIFE軟件在借口方面比較單一,而且不能分析完整的和比較大的結(jié)構(gòu)的疲勞
4、WinLIFE軟件不能在軟件中顯示疲勞計(jì)算后的結(jié)果,可視化比較差。

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