疲劳分析软件 ANSYS FE_SAFE 简介(转)
fe-safe功能介绍-sales [兼容模式]
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fe-safe用途
• fe-safe被全世界很多工程技术水平领先的公司选用，分析零件的寿命
– 不同材料 • 钢，铝，铸铁 – 不同加工过程 • 机械加工，锻造，铸造 – 不同工作状态 • 高温，焊接，复杂装配，冲压
fe-safe主要特征
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Fe-safe 特征
• 全面的疲劳分析 –使用S-N曲线的疲劳分析 –使用应变－寿命的疲劳分析 –高级，高精度的多轴疲劳分析 –铸铁的疲劳 –高温疲劳分析，例如活塞 –蠕变－疲劳分析
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Fe-safe 特征
• 独有的特征 –复杂荷载情况的模拟 –软件模拟或者实际测量的单轴或者多轴加载 –有限元模型顺序分析包括瞬态分析 –使用弹性或者弹塑性有限元分析结果 –块加载 (Block loading spectra) –使用PSD频域荷载 –模拟复杂的实验荷载条件和实验顺序
fe-safe功能介绍
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Fe-safe功能介绍
• 内容提要 – Fe-safe分析流程 – 有限元模型 – 零件荷载 – 材料数据 – 疲劳分析 – 高级特征 – 输出
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Fe-safe分析流程
1. 读入有限元模型节点上的应力张量 2. 应力张量的6个分量乘以荷载的大小 3. 计算面内主应力的大小 4. 从应力结果计算三个主应变 5. 对于应变－疲劳分析(例如Brown-Miller)，使用多轴循环塑性模型将弹性的 应力应变转化成弹塑性的应力和应变，如果疲劳分析基于S-N省略这个分析 步。 6. 对于基于剪应变或者Brown-Miller分析，在三个可能的平面上(critical plane) 计算剪应变、法向应变、剪应力和法向应力的时间历程。 7. 每个平面上的疲劳损伤被分别计算。每个节点上使用Rainflow算法统计疲劳 循环的次数。疲劳寿命最短的平面将被写入输出文件中。
FE-SAFE疲劳分析ABAQUS知识讲解
F E-S A F E疲劳分析A B A Q U SFE-SAFE疲劳分析ABAQUS （上）(2013-11-04 10:18:42)转载▼标签：分类：ABAQUS教育看了看网上关于疲劳分析的实例，发现就那么几个，而且都是ANSYS做的。
我泱泱大国，竟然少人能去做这等利国利民的好事。
本人和同学经过研究和分析，总结出了如何用ABAQUS来进行疲劳分析。
1.运行abaqus模型，计算出结果，得到odb格式的文件。
这个最简单，却往往耗费了最多的时间。
2.将第1步得到的odb文件导入到FESAFE中，步骤：双击FESAFE,出现基本设置后点OK，进入FESAFE页面。
点击File，点击Open Finite Element Modle，如图：找到ABAQUS计算得出的odb格式文件，选中，打开，如图：出现“ODB Pre-Scan”对话框，点击“Yes”，如图：出现“Delete Groups”对话框，意思是是否要删除以前赋予的力的数据，点击“Yes”，如图：出现“Pre-Scan File”对话框，点击"Yes"或"No"均可，如图：出现"Select Datasets To Read"，选择所需要分析的选项，点击"OK"，如图：出现“Loaded FEA Models Properties”对话框，选择你的单位制，点击“OK”，如图：出现“Edit Group List”对话框，点击“Yes”，如图：出现“Select Groups To Analyse”对话框，依次点击下图标注的“1”、“2”、“3”，如图：到此，FESAFE 基本的导入过程已经结束了。
FESAFE疲劳分析 ABAQUS（下）(2013-11-06 09:03:57)转载▼标签：分类：ABAQUS教育正在数据硬盘功率将odb文件导入后就是各项参数的设置了，具体如下：1.在Current FE Models 对话框里有“Datasets”选项，底下是分析步“step”，点开你需要施加力的“increment”，选中应力，如图：2.在“Loaded Data Files”对话框中空白处点击右键，选择“Open Data Files”，如图：3.选择你需要输入力的txt文件，txt文件代表了输入力的方式，注意txt文件不能放到桌面，而是放到其他硬盘里：4.txt文件导入后，在“Loaded Data Files”对话框中多了个txt小菜单，点击其中的曲线图标：再点击左侧的“Loading Settings”：5.清除之前疲劳计算的数据，如图：6.单击“Add...”，选择“A LOAD * dataset”，此时应力已经导入了。
SIMILIA FE-SAFE介绍
一、SIMILIA FE-SAFE介绍Fe-safe 是世界上最先进的高级疲劳耐久性分析软件，是基于有限元模型的疲劳寿命分析软件包。
由英国 Safe Technology 公司开发和维护。
2013年被Dassault Systemes收购，作为达索Simulia品牌下的疲劳耐久性分析软件系统。
Safe Technology是设计和开发耐久性分析软件的技术领导者，在软件开发过程中，进行了大量材料和实际结构件的试验验证。
在多轴疲劳耐久性分析产品和服务中，Fe-safe 是旗舰性的产品。
新版本中，引入了超过100项功能的改进，保持了最高级耐久性分析软件的领军地位，分析速度有了显著的提高，并且添加了很多新特征和一些独特的功能，使功能更强大。
用户界面的改进，使得 Fe-safe 更容易使用。
二、SIMILIA FE-SAFE模块介绍:1. SIMULIA fe-safe(基础疲劳分析包):工业行业给制造商施加越来越大的压力，要求其使用更少的材料，提供轻量级但更强劲的组件，降低维护成本和召回成本，用更少的时间。
许多公司使用先进的有限元分析计算设计压力，但疲劳分析往往仍然通过电子表格分析方式，人工采集的应力。
由于非常容易错过失效位置，这种方式耗时和不可靠的。
实验室中针对原型机的结构组件疲劳测试亦非常的耗时。
如果原型机过早失效，则一种昂贵的、设计-测试-再设计的开放式循环是必要的。
项目时间节点和交付就会延迟。
采用fe-safe作为用户设计过程的集成组件，可以使用户具备:--优化设计，采用更少的材料;--减少产品召回和保修成本;--优化和验证设计和测试项目;--在单一用户界面，提高相关性测试和分析;--减少原型样机测试时间;--缩短分析时间，从而减少人工时间;--增加用户信心，用户产品设计一次性通过测试时间表。
fe-safe帮助用户解决一下问题:(1)结构组件的疲劳寿命;(2)裂纹扩展与否;(3)材料的优化，哪些材料可以保留，哪些额外的材料需要添加;(4)设计的可靠性;(5)哪些载荷引起疲劳损伤;(6)导致疲劳裂纹的原因是什么?fe-safe在交通工具、石油管道、车辆工程、能源、重型机械等各工业行业都有相关的应用，相关案例如:1、某样机后纵臂链接焊点的疲劳分析2、管道架悬挂组件的疲劳分析3、柴油机活塞的疲劳裂纹4、某型增压器扭转隔离器弹簧的疲劳分析2. SIMULIA Fe-safe/Composites(复合材料疲劳分析包)是用来评估复合材料疲劳分析的软件包。
FE-SAFE疲劳计算软件（16章）
FE-SAFE疲劳计算软件（16章）第一章：FE SAFE概述FE SAFE是一专用疲劳计算处理器，采用先进的单/双轴疲劳算法，允许计算弹性或弹塑性载荷历程，综合多种影响因素（如平均应力、应力集中、缺口敏感性、初始应力、表面光洁度、表面加工性质等），按照累积损伤理论和雨流计数，根据各种应力或应变进行疲劳寿命和耐久性分析，广泛用于各类金属、非金属以及合金材料。
FE SAFE具有丰富的材料数据库，可进行载荷的组合，高级多轴疲劳分析。
可快速研究温度效应、表面打磨影响、切口敏感性、几何变化效应、材料特性变化效应和不同载荷组合历史的影响。
第二章：FE SAFE应用方法利用应力—寿命曲线进行单轴分析—Goodman、Gerber平均应力修正；利用应变—寿命曲线进行单轴分析—Morrow、Smith-Watson-T opper平均应力修正；利用局部应力—应变法进行多轴疲劳分析，可分别考虑最大剪应变（适用于延展性好的材料）、最大正应变（适用于脆性材料）、Brown-Miller组合剪应变及法向应变（适用于绝大多数金属材料），多轴Neuber准则计算循环中构件产生屈服引起的弹塑性应力应变，使用Miner累积损伤理论计算疲劳寿命；利用BS7608标准的应力—寿命数据进行焊接结构疲劳分析；还提供对铸铁专门疲劳分析；第三章：载荷的定义1、载荷的组合方式（1）载荷的一个时间历程可以应用于一组FEA应力。
它能有效地处理弹性应力结果和弹塑性应力结果。
可以迭加多轴加载的时间历程，从而在模型每个位置产生一个应力张量复杂的时间历程；（2）一系列FEA应力，如一般的瞬态分析结果等；（3）上述两项的组合；（4）常幅值循环块组成的块数据载荷的分析。
2、载荷数据文件格式支持的数据文件格式：标准的二进制DAC文件（*.dac）；多通道AMC文件（*.amc）；ASCII单、多通道数据文件（*.txt，*.asc）；3、载荷历程在疲劳分析中，应用较多的是常幅值载荷历程，即：有限元数据集中每个应力张量×常幅时间历程循环。
fe-safe疲劳软件介绍
fe-safe™致力于搭建起现代疲劳分析技术与企业研发设计人员之间的桥梁23RedesignDesignFEAABAQUS, ANSYS I-DEAS,NASTRAN, Pro/EresultsLife contoursStresses at morethan 1 million pointsresultsRedesignLifecontoursLives at morethan 1 millionpoints4resultsRedesignLifecontours5fe-safe不仅识别出裂纹位置，同时预测出裂纹萌生寿命fe-safe 不仅仅是基于FEA的疲劳耐久性分析软件…6达到目标寿命结构应力应该如何调节用于确78•Dang Van 图结果数据…•每一个节点最大应力值•最大应力/屈服应力•最大应力/ 拉伸强度•Haigh 图，Smith 图•应力分量，主应力，主应变时间历程…fe-safe™加载方式910111213fe-safe™加载方式8.复杂载荷序列用于模拟试验样机测试过程无载荷块（blocks）个数限制14fe-safe™加载方式9.其他加载考虑残余应力高、低频载荷的叠加断续接触条件旋转对称结构15fe-safe™概率计算16fe-safe™概率计算•目标寿命的失效概率。
•失效概率与可靠性。
•每个目标寿命下的失效概率云图和存活率云图•载荷遵循Gaussian分布。
•材料强度遵循Weibull分布。
17给定寿命下，载荷正态分布与材料Weibull分布的交集即结构的失效概率。
1819铸铁疲劳202122铸铁模块考虑…•不对称应力-应变响应•损伤的非线性累积•(需要额外的材料属性)23实测应变片数据多轴疲劳分析242526fe-safe计算并输出指定节点应力应变数据•fe-safe使用有限元模型进行分析的同时，用户可以指定特定节点的应变输出，用于模拟实际应变片的输出。
•对于该节点，同时可以指定应变输出的方向。
FE-safe软件的学习总结
FE-safe软件的学习总结疲劳分析软件⼀般作为有限元软件的后处理来进⾏结构的疲劳分析，需要把有限元的结果⽂件导⼊进⾏分析，和⽬前⼴泛使⽤的⽤限元软件的良好匹配是很重要的；疲劳分析软件是否能为⼯程师提供满意的解决实际问题的⼯具是⼀个⼗分关⼼的问题。
1、FE-safe 软件的接⼝FE-safe 软件可以直接读⼊有限元软件的分析数据，例如应⼒、应变和温度等。
可以直接读⼊的软件的结果⽂件格式如下：ABAQUS软件的格式为：.fil⽂件、.ode⽂件ANSYS软件的格式为：.rst⽂件NASTRAN软件的格式为：.f06⽂件、.op2⽂件Pro/Engineer软件的格式为：.s01⽂件、s02⽂件等⽂件（应⼒）.d01⽂件（温度）SDRC I-DEAS软件的格式为：.unv⽂件⼩结从以上的内容可以看出，这款软件和其他通⽤有限元软件可以实现⼴泛的匹配使⽤，并且可以直接使⽤有限元软件的计算结果⽂件，可以在计算过程中实现⾃动搜索疲劳热点部位和每⼀单元或节点的损伤，并实现疲劳计算结果的可视化。
2、 FE-safe软件的材料数据库提供了常⽤材料钢、铝合⾦、体合⾦的疲劳性能数据。
材料数据是根据其主要的使⽤环境来管理的。
主要包含的材料疲劳性能有：⼀般数据信息、材料的说明、应变寿命曲线数据、稳态循环应⼒应变曲线、应⼒寿命曲线、失效概率、蠕变等的数据。
对于这些数据同样可以进⾏编辑、绘图等的操作。
可以进⾏材料参考⽂件的链接。
例如⼀个材料测试报告，通过设定路径可以建⽴链接来使⽤这些数据。
并且可以建⽴⽹络链接。
⼩结从材料数据库⽅⾯来看，这个软件⽆论是在疲劳数据的管理还是包含的材料信息⽅⾯都很强。
3、 FE-safe软件的S-N曲线估算⽅法这个软件认为S-N曲线近似等于局部应⼒应变法中的弹性部分：斜率和可以通过coffin-manson关系式的估算得到。
对于coffin-manson关系式的估算，该软件把材料分为五种类型：钢（脆性）、钢（延性）、铝合⾦（脆性）、铝合⾦（延性）、钛合⾦。
基于ANSYS_FE_SAFE的无人机复合材料机翼疲劳分析
玻璃钢/复合材料FRP /C M 2009.No .6基于2的无人机复合材料机翼疲劳分析姜年朝,谢勤伟,戴 勇,张志清(南京模拟技术研究所,江苏南京210016)摘要:计算了某无人机复合材料机翼的静强度,使用局部应力2应变疲劳分析理论,基于正弦载荷激励,按照累积损伤理论和雨流计数法则,应用ANSYS/FE 2S AFE 软件,分析了此无人机机翼的疲劳寿命,为复合材料机翼疲劳分析提供了新的分析途径。
关键词:无人机;复合材料机翼;ANSYS/FE 2S AFE;疲劳分析中图分类号:V214.8 文献标识码:A 文章编号:1003-0999(2009)06-0003-03收稿日期:2008209207本文作者还有王克选,宋军和李湘萍。
作者简介:姜年朝(19722),男,高级工程师,博士,研究方向为复合材料结构设计及飞机强度分析。
1 前 言机翼不仅可以使无人机产生升力,而且还能够使无人机具有横侧稳定性和操作性。
因此,机翼是无人机重要的结构部件[1]。
机翼固定在无人机机身,受到弯曲和扭转共同作用的交变应力[1],因此,机翼及其与机身接头部位是无人机结构的疲劳薄弱部位,在循环载荷作用下会产生疲劳裂纹。
由于疲劳破坏具有突然性和不易察觉的特点[2],在使用期间机翼容易发生突然性的疲劳破坏事故。
因此,必须对机翼进行疲劳破坏分析,准确估计其疲劳寿命。
机翼疲劳分析涉及因素较多,问题复杂,不仅要进行疲劳载荷谱研究,而且还要对机翼整体与局部应力进行分析。
所以,普遍适用的机翼疲劳寿命计算方法或具有解析式的计算方法很难找到。
本文通过对某无人机复合材料机翼进行静力分析,使用局部应力2应变疲劳分析理论,基于正弦载荷激励,按照累积损伤理论和雨流计数法则,应用ANSYS/FE 2S AFE 软件,分析了此型号机翼的疲劳寿命。
2 复合材料机翼静强度分析典型无人机复合材料机翼由翼梁、翼墙、长桁、翼肋和蒙皮等组成,结构如图1所示。
翼梁、翼墙主要承担机翼各种载荷引起的大部分弯矩和剪力,是机翼结构的主要承力件;长桁是机翼蒙皮下的纵向件,主要用来抵抗机翼弯曲变形和支持蒙皮以提高蒙皮受压的稳定性;翼肋主要用来保持机翼截面形状,支持蒙皮、长桁,以提高蒙皮、长桁的受压稳定性,部分加强翼肋还可传递扭矩;蒙皮用来构成机翼外形和承受局部空气动力,部分蒙皮还要承受较大的弯矩和扭矩[3]。
ANSYS FE-SAFE——多轴疲劳分析软件
ANSYS FE-SAFE——多轴疲劳分析软件发布日期：2009-07-02ANSYS FE-SAFE一直是多轴疲劳分析解决方案的领导者，算法先进，功能全面细致，是世界公认精度最高的疲劳分析软件。
ANSYS FE-SAFE既支持基于疲劳试验测试应力和应变信号的疲劳分析技术，也支持基于有限元分析计算的疲劳仿真设计技术。
ANSYS FE-SAFE具有完整的材料库、灵活多变的载荷谱定义方法、实用的疲劳信号采集与分析处理功能以及丰富先进的疲劳算法，完整的输出疲劳结果。
特色功能•拥有基于应力应变测试信号的疲劳分析技术；•支持弹性、塑性，单轴、多轴的应力和局部应变全面疲劳算法；•丰富的材料疲劳数据库；•支持各种载荷输入文件格式，并对载荷信号进行分析处理；•概率疲劳计算载荷与材料服从某种概率分布时，在一定设计寿命下结构的生存概率；•可以构造复杂的疲劳载荷谱；•生成丰富的疲劳计算结果；•界面操作易学易用；• CAE接口：Ansys, Nastran, Abaqus, I-deas, Hypermesh, Pro/E Mechanical。
客户价值•基于有限元分析的疲劳技术，实现了产品设计-CAE仿真-疲劳设计-重设计的现代设计研发流程,使疲劳设计更加高效快速和经济实用；•自带信号分析处理技术使信号去假存真，并进一步提取信号的幅频特性、提取峰值序列、雨流矩阵、PSD等，可以直接用于疲劳分析；•材料库提供了丰富的材料，每种材料都有缺省疲劳算法自动用于疲劳计算，便于本地化和用户化，内置Netscape link访问国际国内发布的各种疲劳测试报告和相关数据；• ANSYS作为世界先进的CAE分析程序，其强大的结构-热-流体-电磁耦合场分析能力，为Fe-safe提供多种单场或耦合场载荷工况的FEA 结果，确保疲劳计算代表真实工程载荷工况；•疲劳算法能同时考虑各种疲劳影响因素，多轴疲劳算法全球领先，速度快精度高。
附加模块•旋转机械疲劳分析模块， Fe-safe/Rotate™利用了结构的轴对称性，提高了旋转部件的疲劳分析效率，可以自动产生一系列不同旋转角度上的应力结果，一次静力计算可以用来定义一个循环的疲劳载荷谱。
疲劳分析简介
02
循环计数法通常采用实验方法 进行，需要记录材料在不同应 力水平下的循环次数。
03
循环计数法适用于确定材料的 低周疲劳性能和疲劳极限。
裂纹扩展分析
基于裂纹扩展的疲劳分析方 法，通过研究裂纹在交变应 力作用下的扩展规律来预测
材料的疲劳寿命。
裂纹扩展分析通常采用实验 方法和有限元分析方法进行
。
涉及裂纹扩展速率、临界裂 纹长度等概念。
3. 提供了详细的疲劳数据报告，方便用 户理解和评估结果。
2. 支持各种材料类型，包括金属、塑料 、复合材料等。
特点
1. 提供了多种疲劳算法，包括名义应力 、应变-寿命、应力-寿命等。
FatigueMaster软件
特点
2. 支持多种疲劳预测方法，包括 名义应力法、局部应力应变法等 。
介绍：FatigueMaster是一款专业 的疲劳分析软件，广泛应用于汽 车、航空航天、电子设备等领域 。
多轴复杂应力状态下的疲劳研究
多轴复杂应力状态下的疲劳行为
在许多工程应用中，材料和结构常常受到多轴复杂应力作用，如航空航天、核能等领域中的关键部件 。因此，研究多轴复杂应力状态下的疲劳行为及其机理，对于提高这些部件的疲劳寿命和安全性具有 重要意义。
多轴复杂应力状态下的疲劳损伤演化机制
多轴复杂应力状态下的疲劳损伤演化机制是疲劳分析中的重要问题之一。因此，研究多轴复杂应力状 态下的疲劳损伤演化机制，对于揭示材料和结构的疲劳失效机理、预测其疲劳寿命具有重要作用。
汽车领域应用
要点一
车身结构分析
汽车车身结构在行驶过程中受到振动和冲击载荷的作用， 可能产生疲劳裂纹。通过对车身结构进行疲劳分析，可以 预测和防止疲劳裂纹的产生，提高车辆的安全性能。
疲劳分析软件的介绍
2.1 材料数据库的比较
高质量的材料数据是进行疲劳计算的根本保证。所以，各个疲劳软件都提供了强大的材料数据库 2.1.1nsoft 软件的材料数据库
在 nsoft 软件中包含 150 种钢和铝合金的材料数据。这些数据包含的内容有：一般信息、单调拉伸数 据、应变寿命和应力寿命数据、断裂力学数据和多轴疲劳的的数据。并且有专门的数据管理系统 mdm，可 以进行数据的加载、编辑、创建、删除以及绘图等的操作。 2.1.2FE-safe 软件的材料数据库
从以上可以看出，可以认为目前疲劳分析软件主要提供商是 Ncode 公司、SafeTechnology 公司和 SteinbeisTZ 交通中心这三家公司。
所以，我们把对比的对象选择为这三家单位的最新推出的疲劳软件，分别为：NcodeICEfilow 系列的 glyphwork、FE‐safe5.2 版和 WinLIFE3.2 版。 疲劳分析软件之间的差异主要表现在五个方面：操作、接口、可视化、功能和价钱。 疲劳分析软件一般作为有限元软件的后处理来进行结构的疲劳分析，需要把有限元的结果文件导入进行分 析，和目前广泛使用的用限元软件的良好匹配是很重要的；疲劳分析软件是否能为工程师提供满意的解决 实际问题的工具是一个十分关心的问题。所以在这里主要对比的内容是：接口和功能部分。操作和可视化 也有所提及。至于价钱不在分析的范围之内。
软件的操作中只需要输入两个参数：材料的类型（钢、铝、钛、其他）和材料的拉伸强度极限，就可 以得到材料的 S‐N 曲线数据。 2.2.1.2FE-safe 软件的 S-N 曲线估算方法
这个软件认为 S‐N 曲线近似等于局部应力应变法中的弹性部分： 斜率可以通过 coffin‐manson 关系式的估算得到。 对于 coffin‐manson 关系式的估算，该软件把材料分为五种类型：钢（脆性）、钢（延性）、铝合金（脆 性）、铝合金（延性）、钛合金。 需要输入的参数包括：材料类型、材料的拉伸极限强度和材料的弹性模量。 至于，coffin‐manson 关系式的估算在后面的局部应力应变法的计算中将会给出相应的计算方法。 2.2.1.3WinLIFE 软件的 S-N 曲线估算方法 该软件提供了三种 S‐N 曲线的估算方法：Hauck 方法、Haibach 方法和 FKM 方法。这些方法和修正方 法混合在一起不好区分。 该三种方法在用户手册中没有详细的讲出，具体的计算方法和计算过程不是很明确。 2.2.2.4 小结 三个软件采用了不同的方法给出近似的 S‐N 曲线。存在的问题是：这三个软件给出的方法那个更好， 需要进行分析；FE‐safe 软件给出的 S‐N 曲线有很大的局限性；没有明确的给出这些方法是如何确定 S‐N 曲 线的疲劳强度的。FE‐safe 软件给出的 S‐N 曲线，仅适用于疲劳寿命在之间的结构的疲劳寿命计算。如果疲 劳寿命小于的话，计算将存在很大的误差。 2.2.2S-N 曲线的修正方法的比较 由材料的 S‐N 曲线到结构的 S‐N 曲线一般需要进行修正。需要进行的修正包括：应力集中（理论应力 集中系数、疲劳强度缩减系数）、尺寸大小、机械加工粗糙度、表面热处理（渗碳、渗氮、表面淬火等）、
Fe-safe 专业疲劳寿命分析软件
Fe-Safe 采用世界上最先进的疲劳分析技术，是—款拥有丰富疲劳损伤算法、拥有更全面的材料库，并且操作简便的祔久性疲劳分析软件。
由于Fe-safe 疲劳算法基于海量的工程实践，另外客户的反馈也表明，Fe-Safe 可给出准确的疲劳点和疲劳寿命预测。
与传统疲劳计算方法不同，Fe-safe 能够敏锐的计算出相同当量的载荷由于加载顺序不同对结构疲劳寿命的影响，另外Fe-safe 包含复杂的多轴疲劳算法精确计算出疲劳破坏最先发生的位置往往不是最大主应力所在位置。
因此，Fe-safe 提供了不同于传统的疲劳分析方法的最新疲劳寿命计算解决方案。
Fe-safe 最大的特点：1、功能最全面--全球疲劳分析技术领导者，疲劳分析功能全面，包含多种疲劳分析模块；2、计算准确度高--基于高级多轴应变算法，据大量客户反馈：计算结果同实验高度—致；3、计算效率高--支持分布式并行计算，支持多核并行，大大提高计算效率；4、易用性和可扩展性--操作界面简单应用，上手极快，同时能够基于宏脚本进行界面定制以及仿真自动化功能开发。
全面的疲劳分析- 使用S-N 曲线的疲劳分析- 使用应变－寿命的疲劳分析- 高级，高精度的多轴疲劳分析- 橡胶材料疲劳分析- 高分子材料疲劳分析- 焊缝、点焊疲劳分析- 铸铁的疲劳- 高温疲劳分析，例如活塞- 蠕变－疲劳分析独有的特征- 复杂荷载情况的模拟- 复杂表面处理方法- 疲劳参数近似方法- 软件模拟或者实际测量的单轴或者多轴加载- 有限元模型顺序分析包括瞬态分析- 使用弹性或者弹塑性有限元分析结果- 块加载(Block loading spectra)- 使用PSD 频域荷载- 模拟复杂的实验荷载条件和实验顺序了解更多，点击官网链接。
FeSafe帮助中文版
FE-Safe软件Verity模块用户手册中文版1.FE-Safe中Verity模块简介1.1 FE-SafeFE-Safe是一套面向有限元模型，功能强大、全面、易于使用的疲劳分析软件。
基于商业有限元软件，FE-Safe 有如下功能：●确定哪里会出现断裂；●什么时候断裂；●工作应力的安全系数（用于快速优化）；●概率疲劳可靠性分析（the ‘warranty claim’ curve）FE-Safe与有限元软件无缝接合，计算结果可以直接输入到有限元软件中，利用前后处理器进行云图显示。
1.2 FE-Safe中的Verity模块Verity是FE-Safe的一个嵌入模块，Verity基于Battelle实验室的结构应力法计算等效结构应力，利用等效结构应力计算疲劳损伤和相应的疲劳寿命。
FE-Safe假定Verity用户已经熟悉FE-Safe环境和基本操作，包括疲劳分析的配置、设置模型不同部分的属性、定义疲劳载荷、运行疲劳分析和输出疲劳分析结果，详见FE-Safe User Manual。
FE-Safe Verity模块特点包括：●支持ABAQUS的fil文件和odb文件，支持NASTRAN的op2文件，支持ANSYS的rst文件。
●自动识别weld line和厚度连接。
●支持多种单元形式，weld line附件的单元可以是三维六面体单元、五面体单元和四面体单元，三维壳元；二维单元（平面应力、平面应变、轴对称单元）；Beam and 1D solid elements may be used in the mesh, but must not be included in the weld element domain that contributes nodal forces to the nodes along the weld line and is used to derive the weld line connectivity。
基于ansys_FE_SAFE的模具联接螺栓疲劳仿真分析
第1期(总第146期)2008年2月机械工程与自动化M ECHAN I CAL EN G I N EER I N G & AU TOM A T I ON N o 11Feb 1文章编号:167226413(2008)0120023203基于AN SYS FE -SA FE 的模具联接螺栓疲劳仿真分析张 逊,姜年朝(南京模拟技术研究所,江苏 南京 210016)摘要:分析了预紧力和热应力对模具联接螺栓强度的影响。
结果表明,模具联接螺栓的应力远远低于材料的强度极限,但在固化过程中,模具联接螺栓经常会出现断裂现象。
应用AN SYS FE -SA FE 软件,对螺栓进行疲劳分析,计算了螺栓的使用寿命,揭示了模具联接螺栓断裂的根本原因。
关键词:螺栓;疲劳分析;AN SYS FE -SA FE 中图分类号:TH 131∶T P 39119 文献标识码:A收稿日期:2007205209;修回日期:2007210225作者简介:张逊(19722),男,江苏宜兴人,高级工程师,硕士,主要从事发动机及结构设计。
0 引言模压成形中,通常用螺栓联接上、下模具,这种联接形式的特点是螺栓对上、下模具施加了预紧力,在模具和螺栓上形成了预应力。
在中温或高温固化过程中,这种预应力一直存在,并和温度应力共同作用于模具联接螺栓。
这种复合应力随模具固化过程而呈现出交变的特点,从而引起螺栓疲劳变形甚至拉断。
由于螺栓影响模具合模缝的大小,从而直接影响产品的外形及尺寸,因此,在生产过程中,要精确控制模具联接螺栓的变形。
AN SYS FE -SA FE 是基于AN SYS 软件的专用疲劳分析模块,它的前、后处理器都依赖于AN SYS 软件,它本身只是一个计算器。
AN SYS FE -SA FE 模块使用局部应力-应变法进行单轴和多轴疲劳分析,同时可以使用多种平均应力修正方法,也可采用用户定义的平均应力修正[1]。
本文利用AN SYS FE -SA FE 模块很强的疲劳计算功能和材料适应性,对模具联接螺栓进行疲劳仿真分析#1 ANS Y S FE -SAFE 分析理论和步骤111 AN SYS FE -SA FE 的应力应变计算通常疲劳损伤是由材料的塑性变形引起的,当应力集中部位进入塑性状态时,应力应变关系为非线性。
FE-SAVE使用说明
FE-Save/Ansys使用说明一、安装1.将软件解压缩，保证路径中没有中文2.点击Setup，按要求安装软件3.将破解文件夹内的文件拷贝至安装目录\Safe_Technology\fe-safe\version.6.2\exe覆盖原有文件二、使用1.在Ansys中建立有限元模型并求解（荷载为疲劳荷载的静载状态）2.将求解得到的.rst 文件复制出用以疲劳分析3.启动FE-Save，启动时指定工作路径（每次换模型需要重新指定，不然会使用之前的数据）4.如下图File——Open Finite Element Model …5.在弹出的窗口中找到之前的.rst文件6.根据要求点yes7.选择所用的单位制9.如图在Current FE Models框中选择应力解10.在左侧选择Loading Settings选项卡，点击Add，选择A user-defined LOAD dataset11.在新对话框中定义荷载变化情况（这段是个人理解，如图设置为-1，1就是指荷载每周期由-1倍变化到1倍）12.在Material Database中选择合适的材料（点击使其高亮即可）13.左侧选择Analysis Settings选项卡，选中需要进行疲劳分析的材料，在Material 中双击，即可将其定义为指定疲劳材料14.点击Algorithm可以设置材料算法，这里取默认即可15.在左侧下方点击Factor of Strength以设置荷载循环次数。
可以勾选上方选项然后进行自定义次数，或者默认直到材料损坏为止。
（最大加载循环次数1e7次）16.点击最下方的即可开始求解17.计算完成后，在对应文件夹目录中找到求解后的.rst文件，将其拷贝出备用18.启动Ansys，先读入模型，然后如下图在后处理中读入经过疲劳求解的.rst文件（需要指定文件路径）19.点击Read Results——First set读入数据20.绘图显示sx（X方向应力）云图即为疲劳寿命指数，参考轴数据为10的指数，单位为次21.绘图显示sy（Y方向应力）云图即为疲劳安全系数云图。
FeSafe
轮毂疲劳寿命
排气管热疲劳
(A) 热应力循环 (B)热应力分布 (C) 不考虑高温蠕变疲劳寿命 (D) 考虑高温蠕变疲劳寿命 结论：高温蠕变效应使C与D疲劳位置和寿命完全不同
内燃机活塞高温蠕变疲劳
FE-SAFE
MCAE-SAFE-P09
info@
■ Fe-safe/TMF™ 热-机械疲劳分析模块
● 考虑变化的温度和应力对结构的影响，提供快速精确的疲劳寿命分析 ● 可以考虑应变率和瞬态温度对循环应力-应变响应的影响 ● 可以考虑瞬态温度对应变-寿命曲线的影响 ● 可以考虑在每个循环中的应力和温度的相位关系的影响 ● 体积应力松弛 ● 可以考虑应变老化对疲劳强度的影响
应力-应变滞后环
Turbolife应用实例
■ Fe-safe/Rotate™ 旋转机械疲劳分析模块
● 利用结构的循环对称性提高了旋转部件的疲劳分析效率 ● 疲劳分析时间缩短：自动产生一系列不同旋转角度上的应力结果 ● 有限元计算时间缩短：一次静力计算可以用来定义一个循环的疲劳载荷谱 ● 有限元计算结果文件更小：求解规模降低 ● 想要旋转角度增量小于模型对称角，则需要额外的有限元求解 ● 支持完整模型、一半模型和奇、偶对称的扇区模型
济南分公司 电话：86-31-86072996 传真：86-31-85180808
基于结构应力法的焊接疲劳求解技术
焊接疲劳寿命计算实例
FE-SAFE
FE-SAFE
高级疲劳耐久性分析和信号处理软件
■ Fe-safe/Turbolife™ 涡轮机械疲劳分析模块
● 与ANSYS等主流FEA软件的直接接口 ● 由弹性有限元计算结果来计算应力及温度的时间历程 ● 支持多轴塑性松弛准则，用来估计实际的应力和应变 ● 蠕变损伤、疲劳损伤的评估以及蠕变疲劳的计算 ● 综合考虑蠕变机理对疲劳寿命的影响 ● 多种计算参量的输出与图形化显示
FE-SAFE操作实例
步骤6 材料数据: 在材料数据窗口, 选择 “SAE_950C_Manten”
Select “SAE_950”
case1-11
单击材料列中的一项 改变材料类型为
“SAE_950”
case1-12
步骤6 表面数据:
单击表面列来设置表 面数据
case1-13
在表面光洁度定义对话框 “Surface Finish Definition”, 选择 “Select surface finish from list”, 然后选择 “75m<Ra”, 单击 OK.
第一讲: 基本流程（1）
case1-1
步骤1 在 Ansys 界面中, 恢复 “case1.db”文件
case1-2
步骤2 观察模型, 求解并得到 “case1.rst” 结果文件.
case1-3
步骤3 输入 fe-safe5.0:
(c)
(a)
(b)
(d)
(e)
(a) 数据文件窗口 (b) Fea 文件窗口 (c) 材料窗口 (d) FEA-疲劳对话框窗口 (e) 信息窗口
步骤9 设置设计寿命数据:
单击设计寿 命按钮
设置设计寿命数据
case1-18
步骤10 开始分析:
单击 “Analysis”
按钮
case1-19
观察分析信息并得到“.rst”结果文件.
单击 continue
case1-20
步骤11: 后处理: 进入ansys界面, 选择“General Postproc ->Data&file Opts” , 浏览疲劳结果文件.
浏览fesafe 结果文件
case1-21
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问题1：ANSYS后处理疲劳功能与ANSYS/Fe-safe疲劳功能的关系是什么？回答1：ANSYS后处理疲劳功能是依据线性累积损伤理论，利用S-N曲线、应力时间历程以及雨流计数技术直接计算疲劳寿命使用系数，属于简单的名义应力疲劳寿命评估，对疲劳的影响因素的考虑有限，适用于粗略估算。
ANSYS/Fe-safe则是专用的高级疲劳分析模块，采用先进的单/双轴疲劳计算方法，允许计算弹性或弹塑性载荷历程，综合多种影响因素（如平均应力、应力集中、缺口敏感性、（焊接成型等）初始应力、表面光洁度、表面加工性质等），按照累积损伤理论和雨流计数，根据各种应力或应变进行疲劳寿命和耐久性分析设计，或者根据疲劳材料以及载荷的概率统计规律进行概率疲劳设计以及疲劳可靠性设计，或者按照断裂力学损伤容限法计算裂纹扩展寿命。
Fe-safe疲劳计算技术先进，精度很高，广泛实用于各类金属、非金属以及合金等材料。
总之，ANSYS后处理疲劳功能仅仅是Fe-safe疲劳功能的一个很少部分，Fe-safe作为复杂环境下的疲劳耐久性计算是ANSYS疲劳的补充与延伸。
问题2：什么是高周疲劳和低周疲劳？它们与应力疲劳法和应变疲劳法之间的关系是什么？回答2：根据疲劳断裂时交变载荷作用的总周次，疲劳可分为低周疲劳、中周疲劳和高周疲劳。
一般将断裂时的总周次在以下时，称为低周疲劳；断裂时的总周次大于时，称为高周疲劳。
在高周疲劳中，构件在破坏之前一般仅发生极小的弹性变形，而在低周疲劳中，应力往往大到足以使每个循环产生可观的宏观的塑性变形。
因此，低周疲劳较高周疲劳而言显示出了延性状态。
高周疲劳传统上用应力范围来描述疲劳破坏所需的时间或循环数，即按应力疲劳法评估疲劳寿命。
低周疲劳（短寿命）传统上用应变范围来描述全塑性区域疲劳破坏所需的时间或循环数，即按(局部)应变疲劳法评估疲劳寿命。
ANSYS FE-SAFE是一款高级疲劳耐久性分析和信号处理的软件，它是多轴疲劳分析解决方案的领导者，算法先进，功能全面细致，是世界公认精度最高的疲劳分析软件。
ANSYS FE-SAFE既支持基于疲劳试验测试应力和应变信号的疲劳分析技术，也支持基于有限元分析计算的疲劳仿真设计技术。
ANSYS FE-SAFE具有完整的材料库、灵活多变的载荷谱定义方法、实用的疲劳信号采集与分析处理功能以及丰富先进的疲劳算法，完整的输出疲劳结果。
疲劳分析软件ANSYS FE_SAFE 简介（转）来源：刘兴兴的日志ANSYS FE_SAFE产品投放市场后，如果在耐久性方面出现问题将会造成许多新产品失去竞争力，给企业带来巨大的经济损失，同时又使企业形象蒙受巨大的负面影响。
在中国，由于疲劳耐久性与可靠性不过关造成的产品问题更是普遍存在，是国产产品缺乏国际竞争力的最重要因素之一。
国际上，每年因结构疲劳的原因，大量产品在其有效寿命期内报废，由于疲劳破坏而造成的恶性事故也时有出现。
据统计，欧洲每年早期断裂造成的损失达800亿欧元，而美国每年早期断裂造成的损失达1190亿美元，其中95% 是由于疲劳引起的断裂。
而通过应用疲劳耐久性分析技术，其中的50%是可以避免的，因此许多企业将疲劳耐久性定为产品质量控制的重要指标。
在传统的设计过程中，设计人员在概念或详细设计阶段通常使用简单而不真实的计算来估计产品的寿命，而对这些估计寿命的验证通常是通过一定量物理样机的耐久试验得到，不但试验周期长、耗资巨大，而且许多相关参数与失效的定量关系也不可能在试验中得出，试验结论还可能受许多偶然因素的影响。
因此对于产品疲劳寿命的仿真分析方法越来越受到产品设计人员的关注。
ANSYS FE-SAFE是美国ANSYS公司与英国安全技术公司（SAFE TECHNOLOGY LIMITE D）紧密合作的产品，是进行结构疲劳耐久性分析的专用软件。
在软件开发过程中，每年投资数百万美元用于研发，并进行了大量的材料参数实验和实际结构件的试验验证。
在产品设计阶段使用ANSYS FE-SAFE，可在物理样机制造之前进行疲劳分析和优化设计，真实地预测产品的寿命，实现等寿命周期设计。
设计阶段的耐久性分析可以显著缩短产品推向市场的时间、提高产品可靠性，极大地降低制造物理样机和进行耐久性试验所带来的巨额研发费用。
ANSYS FE-SAFE耐久性分析技术可广泛应用于从空间站、飞机发动机到汽车、火车；从空调、洗衣机等家电产品到电子通讯系统；从舰船到石化设备；从内燃机、核能、电站设备到通用机械等各个领域。
疲劳分析及概念>疲劳破坏的概念当材料或结构受到多次重复变化的载荷作用后，在应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏。
这种在交变载荷持续作用下材料或结构的破坏现象，就叫做疲劳破坏。
>疲劳破坏的特征材料力学是根据静力试验来确定材料的机械性能（比如弹性极限、屈服极限、强度极限）的，这些机械性能没有充分反映材料在交变载荷作用下的特性。
因此，在交变载荷作用下工作的零件和构件，如果还是按静载荷去设计，在使用过程中往往就会发生突如其来的破坏。
>疲劳破坏与传统静力破坏的本质区别* 静力破坏是一次最大载荷作用下的破坏；疲劳破坏是多次反复载荷作用下产生的破坏，它不是短期内发生的。
* 当静应力小于屈服极限或强度极限时，不会发生静力破坏；而交变应力在远小于静强度极限，甚至小于屈服极限的情况下，疲劳破坏就可能发生。
* 静力破坏通常有明显的塑性变形产生；疲劳破坏通常没有外在宏观的显著塑性变形迹象，即便是塑性良好的金属，其疲劳破坏形式也象脆性破坏一样，事先不易觉察出来，这表明疲劳破坏具有更大的危险性。
* 在静力破坏的断口上，通常只呈现粗粒状或纤维状特征；而在疲劳破坏的断口上，总是呈现两个区域特征，一部分是平滑的，另一部分是粗粒状或纤维状。
因为疲劳破坏时，首先在某一点（通常接近构件表面）产生微小的裂纹，其起点叫"疲劳源"，而裂纹从疲劳源开始，逐渐向四周扩展。
由于反复变形，裂开的两个面时而挤紧，时而松开，这样反复摩擦，形成一个平滑区域。
在交变载荷继续作用下，裂纹逐渐扩展，承载面积逐渐减少，当减少到材料或构件的静强度不足时，就会在某一载荷作用下突然断裂，其断裂面呈粗粒状或纤维状。
* 静力破坏的抗力主要取决于材料本身；而疲劳破坏的抗力与材料的组成、构件的形状或尺寸、表面加工状况、使用条件以及外部工作环境都有关系。
ANSYS FE-SAFE概述ANSYS FE-SAFE由用户界面、材料数据库管理系统、疲劳分析程序和信号处理程序组成。
ANSYS FE-SAFE读取有限元分析计算出的单位载荷或实际工作载荷下的弹性应力，然后根据实际载荷工况和交变载荷形式将结果比例迭加以产生工作应力时间历程；也可换算成特定类型载荷作用下的弹塑性应力。
材料数据库管理系统ANSYS FE-SAFE提供了一个全面的材料疲劳特性数据库和数据库管理系统，含有上百种常用的钢、铝合金材料的疲劳数据，用户也可以根据需要扩充和修改该数据库。
用户可以查讯数据库，如列出所有的铝合金，也可以输入新材料。
如果有主数据库和用户本地数据库，这两个数据库都可以访问；系统管理员可以将主数据库设定为只读，以防止用户对主数据库的数据进行修改。
利用内置的Netscape link可以访问试验报告及背景数据，在启动疲劳分析时程序可自动访问材料数据库，读入材料数据；用户数据可通过用户界面直接输入。
程序还可绘制材料数据的多种类型的曲线。
在数据库中含有Seeger材料近似算法，允许利用材料的抗拉强度（UTS）和弹性模量生成近似的材料疲劳数据，生成的数据可以指定一个数据集名并存入数据库。
用户界面在ANSYS FE-SAFE友好的用户界面下，可方便地进行疲劳耐久性分析的数据准备；所输入的材料数据、荷载及荷载组合数据均可图示化显示，疲劳计算的结果可通过三维云图直观地显示。
ANSYS FE-SAFE对有限元数据文件中的单元数没有实际限制，在一个有限元模型中可以有多个单元组，每个单元组中的单元数不限，最多可以根据4096组有限元计算结果进行疲劳分析。
ANSYS FE-SAFE可直接读取ANSYS的分析结果文件，读入节点应力和节点温度等，从材料库中选取相应的材料，疲劳数据即自动定义完毕；对于材料库中没有的材料允许用户自己定义。
寿命计算结果可用图形或动画显示，对数寿命、给定寿命下的安全系数均可以三维云图的形式直观地表示。
疲劳分析功能* ANSYS FE-SAFE可定义载荷时间历程，用于处理一组有限元分析应力结果。
* ANSYS FE-SAFE能有效处理FEA分析的弹性应力结果和弹塑性应力结果，可组合多个载荷的时间历程。
迭加多轴加载的时间历程，从而在模型的每个位置上都产生各个应力张量的复杂的时间历程。
* ANSYS FE-SAFE可进行序列工况的疲劳分析，数据集序列可以是一个瞬态分析的结果，也可以通过一系列离散事件来生成。
如对发动机曲轴不同转角下的多个求解结果进行疲劳分析。
* ANSYS FE-SAFE可对复杂的块数据载荷进行分析，对于每个载荷条件，生成载荷的有限元结果数据集循环块。
* ANSYS FE-SAFE 可对载荷历程和序列载荷进行组合使用。
* ANSYS FE-SAFE可定义载荷文件，其中可包含一系列载荷块，每一载荷块又可定义一系列的载荷历程或序列载荷数据的组合。
序列载荷数据是由于结构承受随时间变化载荷而引起的应力变化数据。
* ANSYS FE-SAFE可利用应力-寿命曲线、应变-寿命曲线，并可使用局部应力-应变法进行单轴和多轴疲劳分析。
同时可以使用多种平均应力修正方法，也可采用用户定义的平均应力修正。
具有很强的基于局部应力－应变技术的高级多轴疲劳分析功能，自动识别疲劳"热点"；对于运动部件，可针对给定的设计寿命，给出三维安全系数云图，显示疲劳寿命的设计余量。
多轴Neuber准则用来计算循环中构件产生屈服引起的弹塑性应力应变。
对于应力历程中的每一事件，利用材料记忆算法重新计算双轴条件下的循环应力－应变曲线。
对多向载荷，在载荷历程上节点的主应力方向不断变化，因而临界平面的法向也在不断变化，在每个面上，剪切应变或正应变都采用雨流计数法，计算每个循环的疲劳损伤，使用Miner准则来计算节点的疲劳寿命，所有面上的最短疲劳寿命作为节点的疲劳寿命。
* 利用应力－寿命曲线进行单轴分析－Goodman、Gerber平均应力修正。
·利用应变－寿命曲线进行单轴分析－Morrow、Smith-Watson-Topper平均应力修正。
·利用局部应力－应变法进行多轴疲劳分析，可分别考虑最大剪应变（适用于延展性好的材料）、最大正应变（适用于脆性材料）、Brown-Miller组合剪应变及法向应变（适用于绝大多数金属材料）等。