耐久性和损伤容限分析软件MSC
MSC产品功能介绍
广泛的载荷和边界条件仿真
Displacements Forces Pressure Temperature Inertia Velocity & Accel Distributed Total Initial σ, ε, T
通过以下途径定义任何一种载荷和边界条件： n阶的多项式f(x,y,z) 空间变化的场 PCL语言
Advanced Nonlinear
MultiPhysics
Nastran
Stress/ Dynamics
Heat Transfer
Virtual Product Development
Dytran
Marc
MSC Confidential
3
Fatigue
MSC.Software多学科仿真产品体系
• Global process and knowledge management • Pedigree and traceability • Open for all enterprise simulation mgmt.
MSC Confidential
MSC Software: the Only Original Nastran Company
什么是MSC Nastran
CFD/FSI Pressure/ Aerodynamics Heat Transfer Coefficients Aeroelastic Gust Flow Generated Acoustics
JPEG, MPEG, BMP, PNG,
TIFF, VRML, Output
MSC Confidential
便捷地显示和评估设计
Agenda
FRANC3DV4微动疲劳、三维裂纹扩展和损伤容限分析软件
FRANC3D V7.4微动疲劳、三维裂纹扩展和损伤容限分析软件新一代FRANC3D（FRacture ANalysis Code for 3D）是美国FAC公司开发的新一代裂纹分析软件，用来计算微动疲劳裂纹萌生寿命（包括裂纹萌生位置和起裂方向）以及工程结构在任意复杂的几何形状、载荷条件和裂纹形态下的三维裂纹扩展和寿命。
FAC公司(Fracture Analysis Consultants, Inc.)成立于1988年，起源于国际权威的断裂力学研究机构-康奈尔大学断裂工作组，与美国军方和政府组织长期进行项目合作研究和软件联合开发。
FRANC3D是由FAC公司联合美国空军研究实验室（AFRL）、NASA马歇尔太空飞行中心、美国海军航空系统司令部(NAVAIR）及波音、普惠等公司开发的新一代裂纹分析软件，是目前全球最专业、最流行的任意三维裂纹扩展分析与损伤容限评估软件。
FRANC3D的工作流程FRANC3D采用有限元法计算断裂力学参数和任意三维裂纹扩展，与ANSYS、ABAQUS、NASTRAN 等有接口。
其工作流程如下图所示：FRANC3D的工作流程FRANC3D的功能及特点参数化裂纹库FRANC3D具备参数化裂纹库，可引入任意形状的初始裂纹：●零体积缺陷（裂纹）✓椭圆形/圆形裂纹（包括埋藏裂纹）✓穿透型单裂纹前缘裂纹✓穿透型双裂纹前缘裂纹✓长条形浅表裂纹✓圆形周向裂纹（内环、外环）✓跑道型裂纹✓用户自定义平面/近似平面内任意形状裂纹✓用户自定义空间非平面任意三维裂纹●空腔（模拟材料中的气孔、夹渣、缩孔、缩松等）●引入多重裂纹●从外部文件读入裂纹数据自适应网格划分FRANC3D采用自适应网格重新划分技术来引入和更新三维裂纹网格，并采用网格划分模板保证裂纹尖端高质量的网格，是公认的同类软件中计算精度最高的断裂力学软件。
裂纹尖端高质量的网格裂纹尖端使用1/4节点的奇异单元裂纹尖端局部网格对称来减少离散误差裂纹区域网格自动细化以保证足够的精度裂纹面划分粗大的网格以减少单元数量利用M-积分计算断裂力学参数FRANC3D默认采用M-积分来计算应力强度因子，分可分别计算出各向同性和各向异性材料中KI、KII、KIII的结果，能考虑温度、裂纹面接触、裂纹面牵引及残余应力等因素的影响。
LMS寿命预测软件帮助宝马集团优化车辆耐久性并减轻总重量
LMS寿命预测软件帮助宝马集团优化车辆耐久性并减轻总重量在20世纪90年代初期和中期，汽车公司通常仅提供少数基本模型。
而面临今天激烈的市场竞争，汽车制造商们必须能够提供多种类型的汽车和变型版本，才能满足广大消费者不断变化的品味和时尚追求。
与此同时，汽车制造商还要继续保持产品的高品质，并不断减轻车辆的总体重量。
新设计方案的不断增加已经使耐久性试验设备的使用达到了极限，这成为制约汽车制造商开发新设计的瓶颈。
为了解决这一问题，BMW集团已经在其核心开发进程中集成了LMS寿命预测软件。
尽管面临着产品种类不断增加的实际问题，但BM W集团的物理样机数量并没有增加。
系统级耐久性仿真技术结合专门的分析和可视化功能为BMW集团工程师、设计团队和主要供应商之间构建了一个有效的交流合作平台。
这样，BMW集团的汽车开发周期明显缩短，特别是对变型产品。
消除试验瓶颈具有良好的耐久性对于激烈的汽车市场竞争来说是极为重要的。
与安全相关的部件绝对不能出现问题，当然，部件的整体疲劳寿命必须能让客户满意，并能保证对客户的承诺。
工程师设计的部件和系统，必须能够承受指定的工作载荷，预定的工作周期以及某些错误使用。
另一方面，车辆设计还要重量轻以降低制造成本，同时具有经济型燃油消耗，并满足排放标准。
决定性疲劳寿命设计，由于其复杂性和需求之间的相互冲突，并主要依赖于无数的物理样机试验和模拟试验，因此常常是非常耗时和高成本的流程。
由于试验结果不满意而修改的设计最终将导致设计新的物理样机，重新进行试验。
整个过程重复进行直到符合所需求的疲劳寿命。
薄弱焊点和正确设计的确定必须经过多次的构建-试验-重设计这样的循环过程。
通常情况下，有很多排气系统的试验，特别是进行整个系统评估时，例如轴装配，悬架系统，刹车装配或者动力总成系统。
BMW集团目前提供的车模型数量是15年前的两倍，还有很多变型版本。
例如，宝马3系列车型具有汽油或柴油发动机，自动和手动传动系统，后轮和四轮驱动，以及像敞篷车或旅行车等不同的车体设计。
Zencrack功能介绍
F.E. CODE Analysis
ZENCRACK Evaluates crack growth
ZENCRACK Updates f.e. model
STOP
no
ZENCRACK Next f.e. analysis?
yes
Zencrack 7.4 : Introduction
在新网格中，裂纹前缘附近的边界条 件和压力载荷将被更新。
在新网格中计算J积分和COD。
USER INPUT An existing f.e. mesh
of an uncracked component
USER INPUT Additional data e.g. crack location, size & crack growth data
ZENCRACK Updates f.e. model
STOP
no
ZENCRACK Next f.e. analysis?
yes
Zencrack 7.4 : Introduction
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How does Zencrack work ?
3. 生成包含初始裂纹的网格
Zencrack的第一步就是生成包含初 始裂纹的网格。
Zencrack 7.4 : Introduction
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引入裂纹，重新生成裂纹前缘附近的网格
Zencrack 7.4 : Introduction
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裂纹扩展
Zencrack 7.4 : Introduction
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Zencrack 7.4 : Introduction
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MSC系列软件介绍
基于有限元技术的 CAE 软件，无论在数量、规模上，还是应用范围上都处于主要 地位，作为 20 世纪中期兴起的技术手段，有限元技术随着计算机技术的迅猛发展，得 到了飞速发展和广泛的应用。
目前，CAE 软件主要应用于汽车、航空、航天、电子、土木工程、通用机械、兵器、 核能、医疗器械、铁道、石油和化工等行业。在国外，汽车行业是有限元软件的主要应 用行业，其所涉及的专业领域相当广泛，并且应用历史长、应用成熟度高。
2.1 MSC 公司介绍
MSC.Software Corporation 创建于 19863 年，总部设在美国洛杉矶，是享誉全球最 大的工程校验、有限元分析和计算机仿真预测应用软件(CAE，computer aided computer) 供 应 商 ， 其 最 早 最 著 名 的 产 品 是 大 型 通 用 结 构 有 限 元 分 析 软 件 MSC.Nastran 。 MSC.Nastran 软件始终作为美国联邦航空管理局(FAA)飞行器适航证领取的唯一验证软 件。
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所有这些都是可以实现的。 VPD 建立在企业现有的投资基础上，包括设计和分析/仿真软件、计算机硬件、样
3D裂纹扩展分析技术及其在航空领域的应用
3D裂纹扩展分析技术及其在航空领域的应用现代CAE技术的发展极大地提高了航空领域复杂结构的设计的效率和技术水平。
针对适航性要求和复杂工况下飞机结构安全保障的迫切要求，损伤容限设计和耐久性设计已经需要我们在日常设计中贯彻和实施；对飞机结构进行高可靠度的3D裂纹扩展分析，显著提高飞机结构的数字化虚拟试验能力，拓展全机实验效用, 缩短型号研制周期；对在役飞机进行科学的寿命评估，定寿延寿和确定合理的检修周期等已经是我们面临的迫切问题。
本文系统地介绍了ZenCrack软件做为目前市面上唯一商用的3D裂纹扩展分析软件在上述研究方向的应用和实践效果。
1 航空领域损伤容限设计和耐久性设计现状和挑战航空工业是国家的技术前沿和骨干行业，其产品开发和制造技术水平，不仅是质量和效率的保障，更是国家实力和形象的象征。
同时，航空工业作为技术密集、知识密集的高技术产业，集材料、机械、发动机、空气动力、电子、超密集加工、特种工艺等各种前沿技术之大成。
当前，数字化技术已经成为全球航空工业产品开发和生产的最有力手段和企业的核心竞争能力。
以CAE/CAD/CAM为核心的虚拟化仿真设计制造技术是现代航空数字化产品研制以及航空工业信息化的基石，也是高技术竞争的具体体现。
其中，CAE对航空产品的技术贡献尤其关键，国外已有许多成熟的CAE软件可对各种产品进行设计和多种性能的虚拟仿真，如结构力学分析(FEA)、流体力学分析(FEA)、计算流体力学分析(CFD)和计算电磁学分析(CEM)等在航空产品设计中获得了广泛的应用。
其中，和损伤容限设计和耐久性设计相关的三维裂纹扩展分析，已经在国际航空发达国家逐步实施，并且已经成为了国际适航性条例要求。
然而，国内对飞机结构三维裂纹扩展分析还存在着很大的局限性，主要表现在以下几个方面：1)目前的结构损伤容限分析和寿命预测的CAE技术仍然基于几十年前发展起来的二维断裂理论和经验方法的框架;2)缺陷常发生在几何上处理困难的部位;3)对初始裂纹的尺寸、构型和位置的准确描述;4)裂纹在扩展的动态过程中的非平面扩展; 5)数值计算需要裂纹前缘的详细描述。
MSC相关软件简介
Patran在Patran中能进行有限元分析的预处理和后处理(添加材料、边界等)，并能够提供实体建模、网格划分等，以及为Nastran、Dytran、Marc、LS-DYNA、Abaqus、ANSYS等提供分析设置，并直接选择相应的求解器进行分析计算。
Marc(高级非线性有限元分析软件)MSC. Marc 是高级非线性有限元分析模块，MENTAT是MARC 的前后处理图形对话界面。
MENTAT 是新一代非线性有限元分析的前后处理图形交互界面，与MARC求解器无缝连接。
线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。
它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库，几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性,材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的超强能力。
MARC的结构分析材料库提供了模拟金属、非金属、聚合物、岩土、复合材料等多种线性和非线复杂材料行为的材料模型。
Nastran动力学分析特征模态分析、直接复特征值分析、直接瞬态响应分析、模态瞬态响应分析、响应谱分析、模态复特征值分析、直接频率响应分析、模态频率响应分析、非线性瞬态分析、模态综合、动力灵敏度分析等。
非线性分析很多材料达到初始屈服极限时往往还有很大的潜力可挖，通过非线性分析可以充分利用材料的塑形和韧性。
能够分析大位移、大变形、接触分析，需要材料的应力应变曲线；其中非线性包括几何非线性、材料非线性、接触分析中的非线性以及非线性瞬态分析等等。
热传导、流固耦合分析Dytran(高速瞬态非线性动力学问题、瞬态流固耦合问题)采用MSC. Dytran的输入数据格式, 可用于分析各种非线性瞬态响应, 如高速撞击、接触摩擦、冲压成型等。
2003年MSC.Software 公司与LSTC公司达成全球战略合作协议，将LS-DYNA程序完全集成入MSC Dytran。
MSC Software体化疲劳寿命预测解决方案
MSC Software体化疲劳寿命预测解决方案MSC Software - 一体化疲劳寿命预测解决方案在市场竞争日益激烈的今天，各公司都在寻求既提高产品质量、性能以及耐久性，还能缩短产品开发周期的方法。
现代产品的复杂性要求使用计算机工程分析来优化产品设计，从而提高其市场竞争力。
通过在计算机里快速有效地改变结构的设计参数，而不用建造试验模型，这样的分析大大降低了产品的开发成本。
对于目标是预测应力或应变的结构分析，这些典型参数包括几何外形的改变、外载、材料的选择。
然而，应力的预测仅仅是产品结构优化设计的一部分。
在产品设计过程中，计算机工程分析的另一主要需求是估算产品的使用寿命。
因此，通过分析法来预测疲劳寿命是一重要工具。
在方案设计阶段，设计者和工程师们经常使用简单手册的计算结果来评价产品的耐久性。
然而，经常在开发周期的测试阶段或生产出试验模型后，才能详细地检验产品的耐久性。
而且，成本相当可观。
仅靠测试手段不能评估一切设计参数。
而且只有当产品服役了一段时间才能发现其疲劳失效。
在这个阶段，疲劳问题将要产生极其恶劣的后果，包括大大地损坏了产品的声誉，更不用说使用寿命的降低。
在美国已经得到确认，由于产品的疲劳问题所引起的损失占国民生产总值的4％左右(约1200 亿美元)，疲劳所涉及的领域有汽车，航空航天，机械，船舶，铁路，国防，军工，海洋工程等等。
随着科技日新月异和用户对产品的要求越来越苛刻，企业面临的挑战越来越大，要缩短产品上市时间，疲劳问题要走在设计的前面等。
在产品的早期设计阶段，评估疲劳相关的问题和进行耐久性分析从而预测产品的寿命能给公司在缩减开发和测试成本、缩短投放市场的时间、提高产品使用寿命等方面带来很大的收益。
MSC.Software公司针对企业这一需求,提供了完美的一体化寿命预测解决方案，该方案是MSC仿真工具集的一个重要组成，也是实现虚拟产品开发（VPD）的一个重要环节，它主要由MSC.SimOffice中的四个软件组成：MSC.Patran，MSC.Nastran，MSC.Fatigue，MSC.ADAMS。
MCQ Composites 复合材料性能表征与校验分析软件
上海量维信息科技有限公司
材料非线性表征及优化 基于单层或铺层测试 数据，逆向获取纤维、基体、单层的等效非线性 属性（应力应变曲线） 铺层分析 通过输入纤维/基体或者单层属性， 获得等效的铺层属性，包括铺层强度和刚度、 电学性能及热学性能
完整的复合材料工业验证分析解决方案 生成铺层复合材料的热 - 湿 - 结构 - 电属性 参数； 预测铺层的强度、损伤行为及失效机理； 分析 PMC/CMC/MMC, 2D/3D 编制机制材料； 生成材料设计包络、地毯图、A- & B-Basis 许用 强度； 从微观或宏观层面对材料属性的离散特性做研 究； 关联制造缺陷和工作环境效应： “即建” 、 “即是” 、 “即设计” ；
网址: 邮箱:info@ 4
上海量维信息科技有限公司
本构疲劳寿命(CFL)与渐进疲劳 (PFL)分析
MCQ-Composites CFL 对疲劳载荷下带、机织或编制无切口试样逆向获取等效纤维和基体的 SN 曲线。 一旦完成逆向工程，就能采用 PFL 计算铺层的疲劳寿命，而 MCQ 支持所有类型的纤维和失效模式。如 此可以减少 65%-70%物理测试。请参考 MCQ 指南和理论手册了解该技术方法的详细内容和特征。 逆向获取等效的纤维和基体 SN 曲线 支持全 2D / 3 D 编织复合材料架构和特征，并应 用于 MCQ 和 GENOA 计算未测试铺层的疲劳寿命
研发工程咨询
目标设定与指标分解流程咨询 可靠性风险控制与增长流程咨询 闪电防护设计仿真测试一体化咨询 结构裂纹扩展和损伤容限仿真分析咨询 复合材料连接件仿真分析和测试咨询
MSC_fatigue软件介绍
MSC.Fatigue久负盛誉的高级疲劳分析软件MSC.Fatigue 是MSC.Software 公司与英国谢非尔德nCode 国际公司（nCode International ）紧密合作的基础上发展起来的高级疲劳分析软件。
nCode 公司在全球的疲劳与寿命领域久负盛誉。
耐久性虚拟试验在产品设计阶段使用MSC.Fatigue ，可在设计制造过程之前进行疲劳分析，并为集成的寿命管理创造一个MCAE 环境，真实地预测产品的寿命，极大地降低生产原型机和进行疲劳寿命测试所带来的巨额开销。
MSC.Fatigue 已经使世界众多的知名公司和企业从中获得巨大的经济效益。
涉及从空间站、飞机发动机到汽车、铁路，从空调、洗衣机等家电产品到电子通讯系统，从舰船到石油化工，从内燃机、核能、电站设备到通用机械制造等各个领域。
早期疲劳分析可提高产品的可靠性，增强客户对产品性能的信心，同时也可减少售后保修维护等费用，避免产品招回等难以预计的严重后果。
一．MSC.Fatigue 特色♦ 完全与Patran 完全集成；♦ 支持多种有限元软件的求解结果；♦ 自带大量的材料疲劳特性数据库♦ 独特的随机振动条件下的疲劳寿命；♦ 独特的旋转车轮的疲劳分析；♦ 具有重设计循环能力，进行真实载荷工况仿真;♦ 支持MSC.Nastran 所有的CWELD 选项-ALIGN,GRIDID, ELEMID, PARTPAT & ELPAT,3层板连接处理, 支持XDB 和 .op2 文件;♦ Windows-Unix 无限制交互通讯;二．MSC.Fatigue 功能模块1．MSC.Fatigue 疲劳寿命分析前后处理器Patran - MSC.Fatigue 界面MSC.Fatigue 集成在Patran 环境下，进行疲劳分析前后的前后处理，可充分利用Patran 强大的图形功能，方便地建立疲劳寿命计算的模型，并直接访问MSC.Fatigue 的所有分析功能。
疲劳分析软件Fatigue
目录疲劳分析软件单项论证报告——MSC Fatigue (2)1 必要性论证 (2)1.1.现状 (2)1.2.存在问题： (2)1.3.发展趋势 (3)2 项目（设备）名称： (3)2.1技术规格性能 (3)2.2设备调研及选型情况 (5)2.3先进性和特色 (7)3 设备厂商描述 (9)3.1设备厂商介绍： (9)3.2行业客户 (10)4 项目配套方案的配套条件： (11)5 项目投资估算及进度安排 (12)6 附件：MSC.Software公司简介 (12)疲劳分析软件单项论证报告——MSC Fatigue序号：设备表中编号：设备名称：MSC Fatigue\MSC Patran设备型号：国别、厂商：美国\MSC软件公司1必要性论证电子行业是一个飞速发展的行业，市场容量极其巨大，如今我国已是全球第三大电子信息产品制造国，电子信息产品已经渗透到我们生活的各个角落，包括国防军工用品、通信、医疗、计算机及周边视听产品、玩具等。
电子行业具有产品更新快，研发周期短的特点，为了满足不断发展的市场需求，必须加快产品结构的升级，在核心技术领域取得重大突破。
MSC.Software公司认为新的研究方法和技术突破在现代产品研发中扮演非常关键的作用，目前CAE仿真已经成为电子行业广泛采用的一种新的方法和技术，一定能够发挥重要作用。
1.1. 现状随着电子技术的逐渐成熟，越来越多的电子元器件或相关产品投入市场，为降低制作成本、缩短研制周期、提高产品可靠性，迫切需要引入有效的设计方法。
另一方面伴随着电子产品加工工艺的标准化，使得电子产品设计在一定程度上可与具体工艺相分离，从而大大地促进了产品建模与仿真技术的迅速发展，与以前相比电子产品CAD技术更具实际应用价值。
目前在电子产品研发中，计算机辅助工具的发展水平远远滞后于前沿研究的步伐，大多数电子元器件都由与其功能差不多但不能准确预测其执行情况的分析工具来设计。
因此，通常采用试验排错的方法进行，这往往需要反复多次的试验才能最终确定满足特定环境的器件设备。
MSC.Nastran软件介绍(详尽版)
作为世界CAE工业标准及最流行的大型通用结构有限元分析软件, MSC.NASTRAN的分析功能覆盖了绝大多数工程应用领域,并为用户提供了方便的模块化功能选项,MSC.NASTRAN的主要功能模块有:基本分析模块(含静力、模态、屈曲、热应力、流固耦合及数据库管理等)。
动力学分析模块、热传导模块、非线性分析模块、设计灵敏度分析及优化模块、超单元分析模块、气动弹性分析模块、 DMAP用户开发工具模块及高级对称分析模块。
除模块化外, MSC.NASTRAN还按解题规模分成10,000节点到无限节点,用户引进时可根据自身的经费状况和功能需求灵活地选择不同的模块和不同的解题规模, 以最小的经济投入取得最大效益。
MSC.NASTRAN及MSC的相关产品拥有统一的数据库管理,一旦用户需要可方便地进行模块或解题规模扩充, 不必有任何其它的担心。
MSC.NASTRAN以每年一个小版本, 每两年一个大版本的速度更新, 用户可不断获得当今CAE发展的最新技术用于其产品设计。
目前MSC.NASTRAN的最新版本是1999年发布的V70.5版。
新版本中无论在设计优化、 P单元、热传导、非线性还是在数值算法、性能、文档手册等方面均有大幅度的改进或突出的新增功能。
以下将就MSC.NASTRAN不同的分析方法、加载方式、数据类型或新增的一些功能做进一步的介绍:⒈静力分析静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段, 主要用来求解结构在与时间无关或时间作用效果可忽略的静力载荷(如集中/分布静力、温度载荷、强制位移、惯性力等)作用下的响应, 并得出所需的节点位移、节点力、约束(反)力、单元内力、单元应力和应变能等。
该分析同时还提供结构的重量和重心数据。
MSC.NASTRAN支持全范围的材料模式,包括: 均质各项同性材料,正交各项异性材料, 各项异性材料,随温度变化的材料。
方便的载荷与工况组合单元上的点、线和面载荷、,热载荷、强迫位移,各种载荷的加权组合，在前后处理程序MSC.PATRAN中定义时可把载荷直接施加于几何体上。
MSC．Marc有限元分析软件在焊接残余应力和变形模拟中的应用
MSC．Marc有限元分析软件在焊接残余应力和变形模拟中的应用郑江鹏;黄治军;方要治【摘要】Welding is an effective joining technology widely used in the field of engineering and manu-facturing ,but the residual stress and distortion formation caused by the local heating in welding process is undesirable .Welding numerical simulation can accurately predict the distribution of residual stress and dis-tortion in weldingcomponents ,which could be used to direct the optimization of welding parameters and selection of welding sequences ,and provide a reliable method for the reducing of test costs and product manufacturing cycles .In this paper ,the welding simulation heat source model and material model of MSC . MARC were introduced ,and their applications in the simulation of welding residual stress and distortion was also discussed .%焊接是工程制造领域广泛使用的一种高效构件成型制造技术，但焊接过程中因焊接局部加热而形成的残余应力和变形是在工程制造中不希望出现的。
民用飞机结构损伤容限研究分析
民用飞机结构损伤容限研究分析随着科学技术的发展，公众对民用飞机的安全要求提出了更高的要求，业内对飞机的型号审定及持续适航关注度越来越高。
在民用飞机适航领域，结构安全性作为重要的审查环节，其设计及维护理念也在随着科技的进步不断革新。
本文通过对民用飞机结构损伤容限的分析，借助简单实例对评定方法进行梳理，并阐述了相应的损伤处理程序，以供参考。
标签：民用飞机；适航；结构；损伤容限一、损伤容限概述民用飞机在整个使用寿命期间应避免由于疲劳、腐蚀、制造缺陷或意外损伤引起的灾难性破坏。
损伤容限准则是通过一套科学方法确保飞机在使用过程中的损伤在达到临界尺寸之前能够被检查发现且完成修理，使得飞机结构可持续满足剩余强度的要求，保证飞机的使用安全。
二、损伤容限与耐久性的关系耐久性和损伤容限是民用飞机结构设计必须满足的结构特性，根源在于民用飞机经济型和安全性的权衡，二者的简单含义如下：耐久性是结构防止和抵抗损伤产生（包括疲劳、腐蚀、应力腐蚀、热退化、剥离、脱层、磨损和外来物损伤）白勺能力。
损伤容限是结构防止损伤增长至灾难性破坏的能力。
现实中，耐久性和损伤容限很难完全分开，二者互为基础和制约。
但二者的设计目标差异较大，耐久性设计的目的是：赋予结构高的疲劳品质，使结构具有对抗疲劳、腐蚀（包括应力腐蚀）和意外损伤的高度阻力，从而确保飞机以低维修成本达到长经济寿命。
损伤容限设计的目的是：使结构受损伤的危险性减至最小，通过断裂控制，保证在损伤使强度降至适航条例规定值（剩余强度要求）之前，以高概率及时检测出损伤，使结构修复后回到条例要求的强度，从而确保民用飞机的安全可靠。
三、损伤容限分析评定（一）损伤容限评定任务民用飞机结构的损伤容限分析评定任务包括飞机使用情况确认，重心过载系数谱编制，确定主要结构的危险部位，建立危险部位的应力谱，给出裂纹扩展速率，裂纹扩展分析，获得材料及相应构型的断裂韧性值，确定限制载荷下各部位的最大損伤程度，剩余强度分析，确定损伤部位的结构类型，生成裂纹扩展缺陷，确定检查方法和检查周期。
GENOA
8.谐波疲劳（高周）逐步失效分析 ♦ 在承受等幅值动力学载荷作用下，提供有效的方法评估
复合材料和金属结构的疲劳寿命 ♦ 能够和 GENOA-PA 一起解决疲劳概率的问题。
9. 随机疲劳（谱载荷）逐步失效分析 ♦ 确定复合材料和金属结构在遭受一系列变幅值和变周期
三. GENOA 模块功能概述
以下就主要模块的功能做一个概要说明。
１.逐步失效静力学分析 ♦ 既可以使用薄层（lamina），也可以使用纤维 / 基体输入
的方法预测临界损伤事件如损伤开始和在整个结构的扩展
♦ 确定最终的失效载荷和相应的位移形状，疲劳裂纹扩展 ♦ 分析耐久性和损伤容差
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2.逐步失效低速冲击分析 ♦ 预测复合材料单元，金属材料单元和结构在低速冲击力
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四. 应用领域
在国际上Ｇｅｎｏａ软件得到了大量的工程应用，以下是 部分典型应用。
１. 波音和NASA用于机翼板格考虑损伤分布下的残余应力
５. 哥伦比亚号空难事故调查中用于泡沫冲击损伤和后续的 结构失效分析
２. 波音用于复合材大型桥梁结构的损伤预测， 也可用于长跨距桥梁设计时编制复合材料的寿命评估
♦ 如果有细小的纤维随机分布在基体里可以用MCA模块 计算层特性
18.逐步失效优化 (PFO) ♦ 在最小化服务寿命损伤设计的原则下最大化设计复合
材料结构的结构性能。这样就可以使得设计增强耐久性和损 伤容差。
♦ 在整个材料损伤范围最小化目标函数。
16.缠绕模拟 (FW) ♦ 支持设计和分析复合材料重叠缠绕的压力容器 ♦ 将高级复合材料力学和特定的用于缠绕分析的模块结合
的循环外部激励作用下的疲劳寿命。 ♦ 采用雨流分析将复杂载荷简化为一系列简单的周期载荷。 ♦ 可以和 GENOA-PA 一起解决疲劳概率的问题。
MSC Fatigue-耐久性和损坏分析
MSC Fatigue-耐久性和损坏分析
MSC Fatigue疲劳是一个基于有限元的耐久性和损伤容限求解器，使用户可以在掌握最少疲劳知识的前提下，可以进行全面的耐久性分析。
有人估计，在美国，每年因为结构元件的过早疲劳破裂而花费的成本，高达4％的国内生产总值。
然而，对反复荷载周期的试验，有时多达数百万次以上，往往过于昂贵，费时，并且非常不切合实际。
有限元分析程序可以告诉你应力“热点”在哪里，但他们自己不能告诉您这些热点是否是疲劳破坏的关键区域，或者疲劳何时会成为问题。
为了避免进一步促成这一统计数值，很多制造商仅仅接受了长的原型开发周期，超重部件，不可预知的保修索赔和客户失去信心的情况。
MSC Fatigue使耐久性工程师能够快速，准确地预测，在任何时间依赖或频率依赖荷载条件下，产品将能够持续多久。
好处包括减少原型测试，减少产品召回，降低保修成本，增加你的自信心，相信您的产品设计，将能够通过必要的测试计划。
MSC Fatigue产品功能包括:
∙高循环疲劳，低循环疲劳及裂纹扩展
∙有限元结果支持（静态，暂态，模态）
o MSC Nastran
o Adams
o Marc
o ABAQUS
o Ansys
∙高级分析模块
o多轴疲劳
o振动疲劳
o焊接（焊点和焊缝）
o软件应变计
o轮
∙独特的优化性能
o负载比例因子
o材料
o表面加工/处理
o生存确定性
∙测试/分析相关性
∙负载循环（多元分析）。
MSC的几款软件介绍 zz
MSC.PATRAN
说明: 集几何访问、有限元建模、分析求解及数据可视化于一体的新一代框架式软件系统，通过其全新的"并行工程概念"和无可比拟的工程应用模块，将世界所有著名的CAD/CAE/CAM/CAT(测试)软件系统及用户自编程序自然地融为一体。MSC.PATRAN独有的SGM(单一几何模型)技术可直接在几何模型一级访问各类CAD软件数据库系统，包括UG、Pro/ENGINEER、CATIA、CADDS5、Euclid、SolidEdge、Solidworks、AutoDesk MDT 及I-DEAS等任意CAD/CAM软件数据库。
MSC.SuperForge
说明: MSC.SuperForge是一个全新的工业锻造过程仿真软件包，由功能极强的有限体积求解器和WINDOWS NT风格的易用图形界面无缝集成。利用MSC.SuperForge的锻造仿真技术，能够大幅度减少反复试验，缩短锻造工艺开发周期，加快产品投放市场时间，增加获利。MSC.SuperForge已被成功用于全球各大著名锻造公司和零部件供应商的锻造产品开发。
MSC的几款软件介绍(短小精悍)
MSC.SuperModel
说明: MSC.SuperModel 支持包含多个部件在内的大型结构设计过程，例如飞机、直升机、卫星、喷气发动机和空间飞行器的设计。这类大型装配结构的工程设计通常需要若干分别负责单个部件设计的项目工程师或项目团队，在部件级上合作完成。
MSC.FlightLoads & Dynamics
说明: 飞行载荷及动力仿真系统。MSC.Flightloads飞行载荷及动力仿真系统可直接满足设计人员的需求,并获得详细结构设计和分析所需的精确外载荷数据。
MSC.AKUSMOD
破坏性测量系统 MSA
破坏性测量系统 MSA1. 引言破坏性测量系统（MSA）是一种用于测量和评估材料、组件或产品性能的工具。
它通过破坏性测试来检验材料或产品的强度、耐久性和质量，以便评估其是否符合设计要求和标准。
本文将介绍破坏性测量系统的基本原理、应用领域和相关的工具和技术。
2. 破坏性测试方法破坏性测试是一种将测试对象完全破坏以评估其性能的方法。
常见的破坏性测试方法包括拉伸测试、弯曲测试、压缩测试和冲击测试等。
这些测试方法可以通过施加力或应变来测量测试对象的强度、脆性和韧性等特性。
2.1 拉伸测试拉伸测试是测量材料或产品抗拉强度和延伸性的常用方法。
测试中，试样会被拉伸直至断裂，通过测量断裂前的应力和应变来评估其性能。
2.2 弯曲测试弯曲测试是测量材料或产品抗弯强度和弯曲刚度的方法。
在测试中，试样会在两个支撑点之间施加一个弯曲力，通过测量试样的挠度和应力来评估其性能。
2.3 压缩测试压缩测试是测量材料或产品抗压强度和变形性的方法。
在测试中，试样会在上下两个平行面之间受到压缩力，通过测量试样的应力和应变来评估其性能。
2.4 冲击测试冲击测试是测量材料或产品抗冲击性和韧性的方法。
在测试中，试样会受到冲击力，通过测量其断裂的强度和能量吸收能力来评估其性能。
3. 破坏性测量系统的应用破坏性测量系统在多个领域中得到了广泛的应用，包括材料科学、工程设计、汽车工业和航空航天等。
3.1 材料科学破坏性测量系统在材料科学中用于评估材料的强度、韧性、脆性和耐久性等性能。
通过对材料进行破坏性测试，可以确定材料的适用范围和优化设计。
3.2 工程设计破坏性测量系统在工程设计中用于评估产品的可靠性和耐用性。
通过对产品进行破坏性测试，可以发现设计缺陷和弱点，并进行改进，以提高产品的性能和质量。
3.3 汽车工业破坏性测量系统在汽车工业中用于评估汽车的安全性和耐用性。
通过对汽车零部件和整车进行破坏性测试，可以确定其在碰撞、弯曲和压缩等情况下的表现，从而改进设计和增强安全性。
CARMES五性一体化分析软件-模板
五性一体化协同设计平台五性工具与数据集成环境五性工程软件CARMES6工业和信息化部电子第五研究所数据中心协同一致的五性工作平台，全面到位的五性解决方案CARMES 6突破五性（指可靠性、维修性、保障性、测试性和安全性，即RMS ）工具集的定位，从型号五性一体化设计和全寿命、全过程、全特性管理需求出发，统一筹划，构建企业级五性协同工作环境和平台，强化五性项目、任务、流程、状态和数据的管理监控，功能更加强大实用，可有效辅助企业全方位实现型号五性工作的顶层管理、过程协同和数据共享，提供五性工程一体化解决方案。
1. 全面覆盖，全局掌控2. 综合集成，工程实用CARMES 6集成了型号五性工作所需的22个功能模块和丰富的基础数据库，覆盖30多个RMS 工作项目，形成工程实用的先进RMS 平台和解决方案。
发展历程五性工程软件CARMES自2001年推出以来，历经10多年的工程磨砺，持续创新，集科研成果和工程经验于一体，已成为集成化的五性工程领域专业软件平台。
CARMES 6是在系统总结型号五性工程发展需求和吸取广大用户多年应用经验及反馈意见基础上的一次重大升级，是CARMES发展历程的一个重要里程碑。
CARMES 6充分体现了装备RMS全寿命周期、全系统、全过程、全特性管理的需求，在寿命周期RMS任务、过程和状态集成管理，五性协同设计，功能与数据的一体化集成共享等方面取得突破，在五性系统性、集成化、规范化、自动化和易用性方面取得重要进展。
工程应用CARMES全面融合我国国防工程所需的五性技术和标准，立足国际前沿，密切结合型号工程实际，以贴身服务五性工程为出发点，在RMS工程领域得到广泛应用并取得显著实效，已成功应用于神舟飞船总体及分系统，以及卫星、导弹、核装备、飞机、电子对抗、雷达、C4I、舰船、兵器等系统的500多家用户。
CARMES项目获国防科学技术进步奖，并因成功应用于我国载人航天工程而荣获中国载人航天办公室嘉奖。
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耐久性和损伤容限分析软件MSC.Fatigue介绍
耐久性和损伤容限分析软件MSC.Fatigue介绍
在操作中失败的机械系统引起包括在其中的各个部件的严重问题。
制造商面临高额的保证花费和负担，而更重要的是操纵有缺陷的小汽车、卡车、飞行器或机械设备的人的安全性可能是冒险的。
为减少产品可能过早疲劳破坏或预料不到破坏的这些风险，制造商可能：
-使用更高的安全系数保守设计部件，结果是增加了重量和费用。
-依赖于繁重的物理疲劳试验，预测疲劳情况和寿命期望。
这将导致费用增加和推向市场的时间加长。
同时也限制了能进行试验工况数量和操作环境。
作为用户“产品虚拟开发（VPD）”过程的一个关键环节，MSC.Fatigue可以帮助用户快速而准确地预测产品在任何与时间相关和频率相关的载荷工况作用下的寿命，并优化产品的重量和形状。
MSC.Fatigue产品家族软件提供了可以由用户根据需求而定一系列集成的产品：
核心产品：例如：Basic, Pre&Post, Strain Gauge, and Utilities。
提供建模、测试、功能、评估和从耐久性观点对产品性能的提高等基本的功能。
可选产品：例如Fracture, Multiaxial,和Vibration ，扩展核心产品的能力。
工业领域专业产品：例如Spot Weld和 Wheels。
为特定的工业或应用领域提供的疲劳计算。
MSC.Fatigue是MSC与MSC在疲劳和耐久性分析领域的合作伙伴nCode合作开发的。
我们推荐MSC.Patran 作为MSC.Fatigue分析的前后处理软件工具。
可以从其它MSC的软件产品中获得MSC.Fatigue需要的几何和有限元结果，例如MSC.Nastran, MSC.Marc和MSC.Dytran。
载荷工况可以从MSC.ADAMS或物理试验中获得。
需要的材料信息可以从MSC.Fatigue的标准库中获得，从MSC.EnterpriseMvision材料数据库中获得，或者由用户自己提供。
获益:
-通过识别需要时间处理的部件的薄弱环节，加速创新。
-所有的可能的载荷工况情况下，对产品进行虚拟试验，增加产品最终设计时的信心。
-使新设计快速走向市场，避免沉长的物理上“装与拆”的循环，而它需要数周或数月才能充分地达到正常的循环寿命时间。
-最大限度地减少产之间品数据传递的时间，而此产品与MSC公司的其它仿真工具有很好的集成。
最大限度地减少部件保守设计而节省费用。
-通过将此产品作为MSC校园Licensing系统的一部分，节省在仿真技术方面的投资。
应用:
-承受低循环或随机振动载荷的飞行器。
-汽车悬架系统和刹车系统。
-非高速路行驶的车辆，具有相对粗糙的操作环境。
-发动机噪声，风力涡轮机和有随机振动的海洋钻井平台。