MscFatigue疲劳分析实例指导教程(2024)

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MscFatigue软件介绍与操作
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指南
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软件背景及功能特点
专注于疲劳分析
MscFatigue是一款专业的疲劳分析 软件，适用于各种材料和结构的疲劳
寿命预测。
高效的求解算法
采用先进的疲劳分析算法，能够快速 准确地完成复杂结构的疲劳寿命计算
。
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求解流程
设置好模型后，即可进行求解。软件支持多种求解方法，如静态分析、模态分析、瞬态 分析等，可根据实际需求进行选择。求解完成后，可查看相应的结果文件。
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结果查看、后处理及报告生成
结果查看
提供多种结果查看方式，如云图 、等值线、矢量图等，方便用户 直观了解疲劳分析结果。
后处理功能
剩余寿命预测
根据裂纹扩展速率和当前裂纹长度，预测结构的剩余寿命。
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结果分析
对裂纹扩展路径和剩余寿命进行综合分析，评估结构的疲劳性能 和安全性。
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疲劳分析实例：焊接接头疲
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劳性能评估
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问题描述与模型建立
问题描述：针对某一具体焊接接头，在 循环载荷作用下进行疲劳性能评估。
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复杂环境下的疲劳分析
研究高温、低温、腐蚀等复杂环境下的疲劳 问题，提高分析的实用性。
跨学科合作
加强与其他学科的交叉融合，共同推动疲劳 分析领域的发展。
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THANKS
感谢观看
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损伤曲线
02
03
其他结果
输出构件的损伤曲线，了解构件 在不同循环次数下的损伤累积情 况。
根据需要，还可以输出构件的应 力、应变、位移等其他计算结果 ，进行综合分析。
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疲劳分析实例：复杂结构疲
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劳裂纹扩展模拟
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问题描述与模型建立
问题描述
针对某复杂结构，在循环 载荷作用下产生的疲劳裂 纹扩展问题进行分析。
02 裂纹扩展判断
根据裂纹扩展准则判断裂纹是否扩展。
03 迭代计算
若裂纹扩展，则更新裂纹形状和位置，并重新进 行加载求解，直至达到设定的终止条件。
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结果展示：裂纹扩展路径、剩余寿命等
裂纹扩展路径
展示裂纹从初始位置到最终失效的扩展路径，包括裂纹形状、长 度等随循环次数的变化情况。
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网格划分与求解参数设置
网格划分
对构适的求解器、设置求解精度、 收敛条件等参数，进行求解计算。
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结果展示：寿命云图、损伤曲线等
01
寿命云图
通过颜色云图展示构件各部位的 疲劳寿命分布情况，直观了解构 件的疲劳性能。
01 S-N曲线法
基于实验数据，建立应力幅值与疲劳寿命之间的 关系曲线，用于预测疲劳寿命。
02 局部应力应变法
通过弹塑性力学分析，计算局部应力应变历程， 结合材料疲劳性能数据预测疲劳寿命。
03 断裂力学法
应用断裂力学理论，分析裂纹扩展过程，预测含
裂纹构件的剩余疲劳寿命。
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线性与非线性疲劳损伤理论
MscFatigue疲劳分 析实例指导教程
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目录
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• 疲劳分析基本概念与原理 • MscFatigue软件介绍与操作指南 • 疲劳分析实例：简单构件疲劳寿命
预测 • 疲劳分析实例：复杂结构疲劳裂纹
扩展模拟
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目录
• 疲劳分析实例：焊接接头疲劳性能 评估
• 总结与展望
土木工程
研究桥梁、建筑等结构的 疲劳性能，提高工程结构 的抗震、抗风能力。
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提高疲劳分析结果准确性和可靠性建议
精确建模
建立高质量的有限元模型，准确模拟 实际结构的几何形状、材料属性和边
界条件。
材料疲劳性能数据库
建立全面的材料疲劳性能数据库，为 疲劳分析提供准确的数据支持。
载荷谱处理
裂纹扩展准则
采用适当的裂纹扩展准则，如最大周向应力准则或能量释放率准则，来描述裂 纹的扩展行为。
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参数设置及求解过程演示
载荷条件
设置循环载荷的幅值、频率等参数。
初始裂纹
定义初始裂纹的位置、大小等参数。
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参数设置及求解过程演示
01 加载求解
施加循环载荷，并进行静态或准静态求解。
合理处理实际载荷数据，将其转化为 适用于疲劳分析的载荷谱。
验证与校核
通过与实际疲劳试验结果的对比，验 证和校核分析结果的准确性和可靠性 。
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未来发展趋势及挑战
多尺度疲劳分析
发展从微观到宏观的多尺度疲劳分析方法， 更深入地理解疲劳损伤机理。
智能化疲劳分析
利用人工智能、机器学习等技术，实现疲劳 分析的自动化和智能化。
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01
疲劳分析基本概念与原理
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疲劳现象及产生原因
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疲劳现象
材料在循环应力或应变作用下，逐渐发生局部永 久性结构变化的过程。
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产生原因
材料内部微观缺陷在循环载荷作用下逐渐扩展， 导致宏观裂纹形成和扩展，最终引发疲劳破坏。
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疲劳寿命预测方法
选择合适的疲劳分析方法，如应力-寿命 法（S-N法）、应变-寿命法（E-N法） 等。
定义载荷和边界条件，如循环载荷的大 小、频率等。
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模型建立
建立焊接接头的三维模型，包括接头几 何形状、材料属性等。
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焊接接头疲劳性能评估方法介绍
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应力-寿命法（S-N法）
基于应力与寿命之间的关系，通过试验或经验公 式确定材料的S-N曲线，再根据接头应力分布计 算疲劳寿命。
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总结与展望
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MscFatigue在疲劳分析领域应用前景
航空航天领域
预测飞机结构在复杂载荷 下的疲劳寿命，确保飞行 安全。
汽车工业
评估汽车零部件的疲劳性 能，优化产品设计，提高 车辆耐久性和安全性。
能源领域
分析风力发电机、石油钻 井平台等设备的疲劳问题 ，确保能源供应稳定。
工具栏功能
工具栏提供了常用的操作按钮，如新 建、打开、保存、导入、导出、求解 等，方便用户进行快速操作。
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模型导入、设置与求解流程
模型导入
支持多种CAD和CAE软件格式导入，如STEP、IGES、Nastran、Ansys等，实现与其他
软件的无缝对接。
模型设置
在导入模型后，需要进行相关设置，如材料属性、载荷谱、边界条件等，以确保分析的 准确性。
线性疲劳损伤理论
假设材料在各个应力循环下的损伤是独立的，总损伤可以线性累加。
非线性疲劳损伤理论
考虑材料在不同应力水平下的损伤演化差异，引入非线性损伤累积模型。
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影响因素及敏感性分析
影响因素
加载频率、平均应力、应力集中、温度、环境等 。
敏感性分析
通过改变单一因素或多个因素，研究各因素对疲 劳寿命的影响程度及交互作用。
模型建立
利用三维建模软件建立构件的几何模型，并导入到疲劳分析软件中。
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材料属性定义及加载条件设置
材料属性定义
输入材料的弹性模量、泊松比、密度等基本参数，以及材料的S-N曲线或E-N曲线等疲劳性能参数。
加载条件设置
根据实际问题，设置构件所受的循环载荷大小、方向、频率等加载条件。
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几何模型
根据结构实际尺寸，建立 三维几何模型。
材料属性
定义材料的弹性模量、泊 松比、密度等基本参数。
网格划分
对模型进行高质量的网格 划分，确保计算精度和效 率。
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裂纹扩展模拟方法介绍
裂纹扩展模拟方法
采用基于断裂力学的裂纹扩展模拟方法，如扩展有限元法（XFEM）或边界元 法（BEM）。
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选择合适的求解器和分析 类型（如静态分析、瞬态 分析等）。
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参数设置及求解过程演示
定义载荷和边界条件，如循环载荷的大小、频率、作用位置等。 选择合适的网格类型和大小进行网格划分。
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参数设置及求解过程演示
求解过程 监控求解过程，确保计算收敛并达到预设 精度要求。
支持对结果进行后处理，如提取 特定位置的疲劳寿命、损伤等参 数，进行数据的统计分析等。
报告生成
可将分析结果导出为报告文件， 支持自定义报告模板和格式，满 足用户不同的报告需求。
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疲劳分析实例：简单构件疲
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劳寿命预测
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问题描述与模型建立
问题描述
针对某简单构件，在循环载荷作用下进行疲劳寿命预测。
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运行求解器进行计算。 保存求解结果，以便后续分析和处理。
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结果展示：接头应力分布、寿命预测等
接头应力分布
通过后处理软件查看接头在循环载荷作 用下的应力分布情况，包括最大应力、 最小应力以及应力集中区域等。
VS
寿命预测
根据所选的疲劳分析方法，结合接头应力 分布和材料疲劳性能参数，对接头进行疲 劳寿命预测。预测结果通常以疲劳寿命曲 线或表格形式呈现，包括不同应力水平下 的疲劳寿命、安全系数等。
应变-寿命法（E-N法）
适用于高应变区域，通过测量应变与寿命之间的 关系，确定材料的E-N曲线，进而评估接头疲劳 性能。
断裂力学方法
基于裂纹扩展理论，通过计算裂纹扩展速率和剩 余强度来评估接头疲劳性能。
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参数设置及求解过程演示
参数设置
设置材料属性，如弹性模 量、泊松比、密度等。
丰富的材料数据库
软件内置了丰富的材料数据库，支持 用户自定义材料属性，为疲劳分析提 供准确的数据基础。
灵活的后处理功能
提供强大的后处理功能，支持多种结 果查看方式，方便用户进行结果分析 和报告生成。
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界面布局与工具栏功能
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界面布局
MscFatigue界面简洁直观，主要包括 菜单栏、工具栏、模型树、属性窗口 和图形窗口等部分。