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 S
FE-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。
7.点击左侧的“Analysis Settings”，进行材料、表面光滑度等吸系数的设置。
8.第一个“Subgroup”设置的是检验模型表面疲劳还是整体模型的疲劳；第二个“Surface Finish”是表面粗糙度的设置；
第三个“Material”是材料的设置；
第四个“Algorithm”指的是算法的设置；
第五个“In Plane residual stress”是平面残余应力的设置；
第六个和第七个不知道什么东东。
呜呜
如下图：
9.执行计算，在软件界面的左下角：
1和2是来源文件与输出文件的目录，3是疲劳强度的设定，也就是转多少圈、多少个小时；
4是部件疲劳故障率或成功率的设定，5是疲劳输出结果参数的设定；
6是影响系数和gauges的设置，这个还不太懂，呜呜；
7是一切设置完后的提交操作，嘎嘎！
10、点击上面的“Analyse！”，出现了疲劳分析的总结页面，检查一下如果有错误，则“cancel”，没错的话直接continue，就开始计算了，哈哈！
后处理的结果就需要自己看了，多查查文献，多找找资料。
正在努力分析中。
ABAQUS_疲劳分析简介
Low-cycle Fatigue in Bulk Materials
• Abaqus/Standard提供一个分析延性金属材料，在反复施力下累积非弹性应 变能而造成的损伤与失效的功能
• Low-cycle fatigue里的损伤定义与我們平常定义的材料损伤分析 (continuum damage approach)大致相同：
*STEP, INC=800 *DIRECT CYCLIC, FATIGUE 60., 1920.,,, 29, 29,, 100 50, 100, 801, 1.1
Temperature load in once cycle
Low-cycle Fatigue in Bulk Materials
• Damage initiation criterion for ductile damage in low-cycle fatigue • The onset of damage in low-cycle fatigue is characterized by the accumulated inelastic hysteresis energy per cycle, w, in a material point when the structure response is stabilized in the cycle. • The cycle number (N0) in which damage is initiated is given by
107
108
N
低周期疲劳
高周期疲劳
永久
r
N0
N
低周期疲劳
预测裂缝的开始与成长
Introduction
• Low-cycle fatigue analysis is a quasi-static analysis of a structure subjected to sub-critical cyclic loading.
Fe-safe随机疲劳分析方法
1,
1.,
0.
*Output, field
*Node Output
RU, U
*Element Output, directions=YE, FREQUENCY=1
GU,------------------------------------------------------------------------------------输出相应的 GU
Fe-safe 随机疲劳分析方法
Fe-safe 可以根据随机振动应力结果分析结构的疲劳，称之为随机疲劳，这种疲劳的分析方 法可以采用两步实现
第一步，随机振动分析
在 ABAQUS 中，随机振动采用 random response 分析步实现，但 ABAQUS 得 CAE 界面只支持 base motion 的载荷加载方式，这对于很多工况而言是不适用的。不过，采用 inp 关键字的方 式，就可以实现集中力，表面力等多种载荷的加载，其格式为
*END STEP
通过这样的 inp 结构可以计算集中载荷的随机响应，但也有更为简单的方法，即采用 ANSA 进行处理
设置相关性 定义载荷 定义 PSD
定义两个分析步
设置好相关参数，提交计算后得到 odb 文件，直接将 odb 文件读入 fe-safe 中，fe-safe 会直 接读取相应应力并设置好载荷谱。用户只需要设置材料和应力集中因子等参数即可，最终可 获得在随机振动载荷中结构的寿命云图。
步
*RANDOM RESPONSE
0.,
200.,
3
**
** CLOAD
**
*CLOAD, LOAD CASE=1----------------------------------------------------定义一个集中力
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。
ABAQUS_疲劳分析简介
Low-cycle Fatigue in Bulk Materials
• Results
Damage initiation at joint toe Cycle number 199
Damage evolution Cycle number 749
Damage evolution Cycle number 801
Low-cycle Fatigue at Material Interfaces
• The onset and fatigue delamination growth at the interfaces are characterized by using the Paris Law, which relates crack growth rates da/dN to the relative fracture energy release rate G,
• The details of choosing characteristic length will be discussed later.
• Note: c3 depends on the system of units in which you are working; care is required to modify c3 when converting to a different system units.
CYCLEINI Number of cycles to initialized the damage
Low-cycle Fatigue in Bulk Materials
• Damage evolution for ductile damage in low-cycle fatigue • Once the damage initiation criterion is satisfied at a material point, the damage state is calculated and updated based on the inelastic hysteresis energy for the stabilized cycle. • The rate of the damage (dD/dN) at a material point per cycle is given by
使用abaqus.odb文件在Fe-safe中进行疲劳分析
使用abaqus.odb文件在Fe-safe中进行疲劳分析简介疲劳是金属材料的一种常见的力学失效形式，具有许多实际应用，包括机械、电子、航空和汽车工业等。
为了预测材料在不同载荷循环次数下的性能，需要进行疲劳分析。
本文将介绍如何使用Fe-safe软件中的abaqus.odb文件进行疲劳分析。
什么是abaqus.odb文件？abaqus.odb文件是ABAQUS求解器输出的结果文件，主要包含了ABAQUS模拟运行期间的所有结果信息。
它记录了模拟过程中的位移、应力、应变等物理量，并且可以通过后处理软件进行数据的分析和可视化。
因此，abaqus.odb文件是进行疲劳分析的重要数据来源。
Fe-safe简介Fe-safe软件是实现金属材料疲劳分析的专业工具，它可以预测金属材料受到不同载荷循环次数的损伤和疲劳寿命。
Fe-safe使用先进的算法，将位移、应力、应变等物理量与材料疲劳特性相结合，提供高度精确的材料疲劳寿命预测。
将abaqus.odb文件导入Fe-safe在进行abaqus.odb文件的疲劳分析之前，我们需要将abaqus.odb文件导入Fe-safe软件中。
下面是具体的步骤：1.打开Fe-safe软件，在主菜单中选择“Import –> From ABAQUS ODB”。
2.在弹出的对话框中，选择要导入的abaqus.odb文件。
3.配置导入选项，包括变量、节点、元素和加载等参数。
4.点击“导入”按钮，等待文件导入完成。
5.在“材料”面板中选择要分析的材料类型，并设置材料特性参数。
6.在“载荷”面板中定义载荷历程，并设置载荷参数。
7.在“分析”面板中设置分析类型（是疲劳寿命预测还是损伤预测）、分析结果类型等参数。
8.点击“运行”按钮，开始进行疲劳分析。
疲劳分析结果可视化在进行疲劳分析之后，我们需要对结果进行可视化，以便更好地理解和分析。
Fe-safe提供了多种可视化方法，包括：周期疲劳分析周期疲劳分析可以显示材料在不同载荷循环次数下的应力和应变等物理量。
FE-SAFE使用Abaqus的fil文件进行疲劳运算
FE-SAFE使用Abaqus的fil文件进行疲劳运算（一）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之一。
本文将通过一个实例（Tutorial 105），介绍使用Abaqus的fil文件进行疲劳运算的过程。
准备阶段：启动fe-safe之后，首先需要设置工作目录。
同时，我们需要对上次所留下的数据进行清理，点击Tools>>Clear Data and Settings…，选中所有的选项，点击OK，数据清理完成。
设置工作路径清除遗留数据接下来导入有限元模型，本算例选用在下拉菜单File/Open Finite Element Model …导入keyhole.fil（fe-safe自带）。
接着弹出Loaded FEA Models Proterties，用户可以在这个对话框设置分析的单位。
导入有限元模型设置分析的单位本算例是双轴疲劳分析问题，使用Scale和Combine加载进行疲劳分析。
以下是具体的设置步骤：Step1 定义加载在Loaded Data Files窗口中右键点击Open Data File(s)，选择test_mcg2.amc （fe-safe自带）文件，打开后可以在Loaded Data Files窗口中查看，是一个包含两个载荷信号的数据文件。
载荷信号的数据接下来是创建A LOAD *dataset。
如图所示的顺序。
创建A LOAD *dataset的顺序同样对Dataset 2进行类似操作，选中第二个数据集Unit X Load；选中第二个信号fe-safe tutorial scaler #2。
这是有限元结果和载荷信号文件Combine的一个过程。
分析内容的设置Step 2定义group双击Subgroup表头，选中Whole group。
Step 3定义表面粗糙度双击Surface Finish表头，对话框下选中Select surface finish from list，Definition File选中default.kt，Surface finish选择Mirror Polished - Ra<=0.25μm，点击OK完成。
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在某车架垂直弯曲疲劳分析中的应用
FE-Safe在某车架垂直弯曲疲劳分析中的应用本文利用安世亚太公司的疲劳分析软件FE-Safe对某车架结构的垂直弯曲疲劳进行了分析计算，再现了该车架在垂直弯曲疲劳试验中出现的问题，提出解决方案。
同时利用试验结果进行对比校核，验证了本文分析的可信度。
1 前言产品的疲劳寿命是现代设计的一个重要指标。
随着市场竞争的日趋激烈，产品的寿命对用户来说显得愈来愈重要。
与传统的静强度设计方法相比，疲劳寿命设计需要了解产品的使用环境，应用现代疲劳理论，并结合试验验证，以确保所需要的设计寿命。
目前，在产品设计中已大量使用计算机仿真技术，其中的有限元法已经成为一种不可缺少的分析工具。
根据有限元获得的应力应变结果进行进一步的疲劳寿命设计已经在一些重要的工业领域（如汽车、航空航天和机器制造等）得到广泛应用。
与基于试验的传统方法相比，有限元疲劳仿真能够提供零部件表面的疲劳寿命分布，可以在设计阶段判断零部件的疲劳寿命薄弱位置，通过修改设计可以预先避免不合理的寿命分布。
因此，它能够减少试验样机的数量，缩短产品的开发周期，进而降低开发成本，提高市场竞争力。
本文利用安世亚太公司的疲劳分析软件FE-Safe对某车架结构的垂直弯曲疲劳进行了分析计算，再现了该车架在垂直弯曲疲劳试验中出现的问题，提出解决方案。
同时利用试验结果进行对比校核，验证了本文分析的可信度。
2 车架有限元模型的建立根据车架垂直弯曲疲劳分析与试验的公司内标准，建立光车架有限元分析模型。
2.1 结构离散化根据车架结构的特点，用薄板单元对其进行有限元网格划分，部分铸件用实体单元模拟，螺栓和铆钉连接用刚性元结合梁元来模拟。
有限元模型共划分单元约16万个，节点约12万个。
图2-1为车架有限元网格模型图。
图2-1 车架有限元网格模型图2.2 材料参数车架材料为DFL590，计算时取弹性模量E=210Gpa，泊凇比μ=0.3，UPS=345Mpa。
材料的S-N曲线如图2-2所示。
Fe-safe随机疲劳分析方法
*END STEP
通过这样的 inp 结构可以计算集中载荷的随机响应，但也有更为简单的方法，即采用 ANSA 进行处理
设置相关性 定义载荷 定义 PSD
定义两个分析步
设置好相关参数，提交计算后得到 odb 文件，直接将 odb 文件读入 fe-safe 中，fe-safe 会直 接读取相应应力并设置好载荷谱。用户只需要设置材料和应力集中因子等参数即可，最终可 获得在随机振动载荷中结构的寿命云图。
*MODAL FILE, FREQUENCY=0
*OUTPUT, HISTORY
*MODAL OUTPUT, VARIABLE=ALL
*END STEP
**
** STEP 2
**
*STEP, NAME= STEP 2, PERTURBATION-----------------------------------第二个分析步为随机响应分析
** PSD-DEFINITION ------------------------在 step 之前定义 PSD
**
*PSD-DEFINITION, NAME=psd, TYPE=FORCE
1.,
0.,
130.
4.,
0.,
180.
6.,
0.,
195.
**
**STEP
*STEP, NAME=STEP1, PERTURBATION-------------------------第一个分析步为频率提取分析步
Fe-safe 随机疲劳分析方法
Fe-safe 可以根据随机振动应力结果分析结构的疲劳，称之为随机疲劳，这种疲劳的分析方 法可以采用两步实现
第一步，随机振动分析
在 ABAQUS 中，随机振动采用 random response 分析步实现，但 ABAQUS 得 CAE 界面只支持 base motion 的载荷加载方式，这对于很多工况而言是不适用的。不过，采用 inp 关键字的方 式，就可以实现集中力，表面力等多种载荷的加载，其格式为