疲劳寿命预测

解决办法
• 将“面-面”接触改为通用接触后再进行计算，将 计算结果导入软件FE-SAFE进行分析就不会出现这 个错误
在FE-SAFE内选择分析群组
• 在导入ABAQUS分析结果时，软件FE-SAFE会继承ABAQUS模 型中定义的集合和表面，在这里选择所有部件的表面进行 分析
默认
选取表面单元后
在FE-SAFE内定义施加的疲劳载荷
单向轧制774482m钢板
支承辊运转136144周次 工作辊运转251594周次
单向轧制630450m钢板
支承辊运转133352周次 工作辊运转334047周次
单向轧制615836m钢板
单向轧制498484m钢板
说明：在支承辊疲劳寿命范围内，假设工作辊不发生疲劳失效
疲劳寿命云图
疲劳安全系数云图
冷轧最大接触载荷下支承辊寿命计算
0.25 m <摩擦系数<0.6m
• 将结果文件用ABAQUS打开，可以 看到构件的疲劳寿命云图，寿命 最小值为10的5.227次方 •疲劳安全系数最小值为0.5985，表示疲劳 载荷历程系数为0.5985,0时或者block scale的值为0.5985时，疲劳寿命才为1e7
遇到的问题及解决办法
• 在软件FE-SAFE读取odb文件时，出现单元缺失 这是由于 ABAQUS 在对节点和单元编号时，对 每个PART的INSTANCE都是从1开始进行编号，这就 导致导入软件FE-SAFE时对由多个部件（Part）组 成的装配件进行分析时会自动忽略掉编号相同的 节点和单元，只读入第一个PART的INSTANCE
疲劳安全系数结果 疲劳寿命结果
支承辊疲劳寿命预测
最大接触载荷下的寿命计算
热 轧
冷 轧
载荷谱
时间-缩放因子
LDF文件
软件界面
将载荷谱换算成时间-缩放因子，写入LDF文件，用FE-SAFE加载即可
最大接触载荷下的寿命计算
载荷谱的时间 应力数据及对应缩放因子
最大接触载荷下的寿命计算
载荷谱换算
热 轧
• 由于所给数据组为 114 个，而软件 只提供 64 个数据组位置，故需要对 数据进行筛选，原则是应力低的数 据组相对应力高的选用的密集一些
S-N曲线表格
在FE-SAFE内定义表面粗糙度
• 由于所给表面粗糙度为 0.3 m <Ra<1.5m ，故 将 表 面 属 性 分 别 选 择 0.25 m <Ra<0.6m 和 0.6m <Ra<1.6m
• 选取有限元结果中的应力作为载荷 • 将载荷比例因子设为1 • 载荷历程设为1,0
比例因子
交变载荷
在FE-SAFE内自定义疲劳载荷谱
先将载荷谱写成软件 FE-SAFE 能够读取的 LDF 文件，然后在FE-SAFE内加载LDF文件即可
在FE-SAFE内定义材料参数
• 由于 FE-SAFE 并没有 Cr5 材料的数据， 需要自定义，这里以软件自带的 SAE_950C_Manten 材 料 为 模 板 ， 修 改其弹性模量、抗拉强度和 S-N 曲 线 • 具 体 做 法 是 先 将 SAE_950C_Manten 材料的数据导出为 TXT 文件，对其 相应部分进行修改，在将其导入， 但这种方法对 S-N 曲线并不适用， S-N 曲线 S 部分导入后都为 0 ，故这 部分只能手动输入
冷轧
0.5985 0.5844
最大接触载荷下支承辊寿命计算总结
预测的支承辊疲劳寿命的工程意义
支承辊与工作辊之间的 摩擦系数
热轧
支承辊运转170216周次 工作辊运转316407周次
冷轧
支承辊运转168655周次 工作辊运转422481周次
0.25m< 摩擦系数 < 0.6m 0.6m< 摩擦系数 < 1.6m
疲劳寿命云图
疲劳安全系数云图
热轧最大接触载荷下支承辊寿命计算
0.6m <摩擦系数<1.6m
• 将结果文件用ABAQUS打开，可以 看到构件的疲劳寿命云图，寿命 最小值为10的5.134次方 •疲劳安全系数最小值为0.6125，表示疲 劳载荷历程系数为0.6125,0时或者block scale的值为0.6125时，疲劳寿命才为1e7
在软件FE-SAFE内设置疲劳算法
• 疲劳算法依旧采用默认 设置 • 在“Group Algorithm Selection” 窗口中, 选择 “Analysis with
material’s default
algorithm”
在软件FE-SAFE内设置疲劳寿命数据
疲劳因子计算对话框
疲劳寿命预测结果显示
疲劳寿命云图
疲劳安全系数云图
最大接触载荷下支承辊寿命计算总结
疲劳寿命
热轧 0.25 m <摩擦系数<0.6m 105.231 冷轧 105.227
0.6m <摩擦系数<1.6m
105.134
105.125
疲劳安全系数
热轧
0.25 m <摩擦系数<0.6m 0.6m <摩擦系数<1.6m 0.6313 0.6125
解决办法
• 在 ABAQUS 进行分析之前，在 ABAQUS/CAE 操作界面 上的命令窗口输入
mdb.models['Model-1'].setValues(noPartsInputFile=ON)
命令，对节点和单元重新进行编号
遇到的问题及解决办法
• 在分析完成写入odb文件时，出现内部接口错误 经过使用简单模型进行试验，发现使用“面面”接触的 ABAQUS 动态分析模型分析出的结果才 会出现内部接口错误
采用FE-SAFE软件预测疲 劳寿命
疲劳分析流程
建立有限元模型 ABAQUS有限元分析 应力分析结果 材料属性 FE-SAFE 疲劳载荷谱
疲劳分析结果
பைடு நூலகம்
采用软件FE-SAFE进行疲劳寿命预测
• • • • 采用软件FE-SAFE进行疲劳寿命计算 在软件FE-SAFE内选取应力结果 应力单位选用MPa，长度单位选mm 读取由软件ABAQUS计算的支承辊应力结果.odb文件
载荷谱 缩放因子
冷 轧
载荷谱
缩放因子
热轧最大接触载荷下支承辊寿命计算
0.25 m <摩擦系数<0.6m
• 将结果文件用ABAQUS打开，可以 看到构件的疲劳寿命云图，寿命 最小值为10的5.231次方 •疲劳安全系数最小值为0.6313，表示疲 劳载荷历程系数为0.6313,0时或者block scale的值为0.6313时，疲劳寿命才为1e7
疲劳寿命云图
疲劳安全系数云图
在疲劳寿命云图和疲劳安全系数云图中，出现28945,28961,31081，31100四个奇异 值的单元，对结果进行处理时要把这四个单元去掉
冷轧最大接触载荷下支承辊寿命计算
0.6m <摩擦系数<1.6m
• 将结果文件用ABAQUS打开，可以 看到构件的疲劳寿命云图，寿命 最小值为10的5.125次方 •疲劳安全系数最小值为0.5844，表示疲 劳载荷历程系数为0.5844,0时或者block scale的值为0.5844时，疲劳寿命才为1e7