NCode DesignLife疲劳寿命预测典型工程应用

课程简介

疲劳破坏是工程结构遭受往复载荷引起结构失效的重要因素，越来越受到工程界的重视。本课程全面系统的讲解DesignLife软件疲劳计算的原理，软件设置方法以及常见问题的解决方法，重点讲解材料疲劳曲线，载荷谱的处理方法，有限元结果的使用，应力疲劳，应变疲劳，随机疲劳，多轴疲劳，热机与蠕变，焊接疲劳，疲劳裂纹扩展寿命分析等内容，使学员理解疲劳寿命计算的相关概念和原理，掌握nCode DesignLife的使用方法，提升解决实际问题的能力，提高新产品设计与评估的能力。

使用软件

NCode DesignLife

培训对象

科研院所、企业/事业单位、高校等

专业领域

结构

培训天数

3天

培训目标

使学员理解疲劳寿命计算的相关概念和原理，掌握nCode DesignLife的使用方法，提升解决实际问题的能力，提高新产品设计与评估的能力。

典型问题

材料疲劳，应力疲劳，应变疲劳，随机疲劳，多轴疲劳，焊接疲劳等。

知识点

材料疲劳曲线，载荷谱的处理方法，有限元结果的使用，应力疲劳、应变疲劳、随机疲劳、多轴疲劳、热机与蠕变、焊接疲劳、疲劳裂纹扩展寿命分析等。

疲劳分析概述

掌握疲劳分析基础理论；掌握nCode模块功能与操作流程；

一、疲劳分析概述

1、为什么要进行疲劳与断裂分析

2、疲劳分析基本理论

2.1、 材料疲劳参数实验方法简介

2.2、疲劳算法基本模型简介

2.3、雨流计数原理

2.4、Miner线性统级方法

2.5、其它疲劳统计方法简介

2.6、疲劳分析基本流程

3、Ansys nCode 产品简介

4、疲劳数值计算的五要素              

疲劳分析材料映射

掌握SN曲线材料参数实验与修正原理与操作方法；掌握疲劳材料参数修正的典型工程应用；

二、疲劳分析材料映射

1、材料的疲劳强度与S-N曲线

1.1、疲劳试验试样及其制备

1.2、循环应力

1.3、材料的S-N曲线

1.4、材料的疲劳极限

1.5、疲劳分析的统计学基础

1.6、材料的P-S-N曲线

2、S-N曲线修正原理与方法

2.1、概述

2.2、应力集中对疲劳强度的影响与修正方法

2.2.1、理论应力集中系数Kt            

2.2.2、理论应力集中系数Kt求解方法

2.2.3、有效应力集中系数Kf（Kσ）       

2.2.4、缺口应力集中的nCode处理方法

2.3、尺寸效应对疲劳强度的影响与修正方法

2.3.1、光滑试件的尺寸系数                  

2.3.2、非规则（含缺口）零件的尺寸系数

2.3.3、临界距离法

2.4、表面状况对疲劳强度的影响与修正方法

2.4.1、表面加工状况

2.4.2、表面腐蚀状况

2.4.3、表面强化状况（表面处理）             

2.4.4、零件表面状态的nCode修正方法

2.5、加载方式对疲劳强度的影响与修正方法

2.6、平均应力对疲劳强度的影响与修正方法

2.7、其他因素对疲劳强度的影响

2.8、由材料S-N曲线获得零件S-N曲线的方法  

2.9、零件的疲劳强度校核与寿命估算     

2.10、nCcode估计材料疲劳曲线的方法

工程实例：

1、中心孔缺口件应力集中系数的有限元计算

2、阶梯轴应力集中系数的有限元计算

3、基于临界距离法（TCD）的拱桥吊杆锚固耳板的尺寸系数计算

4、阶梯轴S-N曲线的估算、疲劳强度验算与疲劳寿命估算

nCode疲劳载荷

处理原理与方法

掌握片咯分析载荷映射基本原理与数据处理方法

三、nCode疲劳载荷处理原理与方法

1、疲劳载荷类型                    

2、变幅载荷谱与Miner线性累积损伤理论

3、随机载荷谱与循环计数法                

4、随机疲劳载荷谱的编制

4.1、nCode载荷信号的预处理

4.2、nCode雨流计数法

4.3、基于nCode雨流计数法的载荷谱编制

5、有限元结果的获取方法与输出格式

6、nCode载荷谱与疲劳循环应力生成方法

6.1、恒定幅值载荷

6.2、时间步载荷                  

6.3、时间序列载荷（ Time series ）

6.4、混合载荷谱

6.5、时间序列载荷（外部载荷）的导入与处理

7、nCode有限元结果输入模块

8、有限元结果导入组

工程实例：

1、变频时间序列载荷谱的生成方法

2、不同时间序列载荷谱的合成

应力疲劳与

名义应力法

掌握基于名义应力法的高周疲劳分析原理与仿真技术

四、应力疲劳与名义应力法

1、概述

2、nCode应力疲劳计算基本流程

3、nCode应力疲劳关键参数设置

3.1、SN Method损伤算法

3.2、Combined Method应力/应变组合方法

3.3、Mean Stress Correction平均应力修正

3.4、Interpolation Limit内插算法

3.5、Multiaxial Assessment多轴评估

3.6、Certainty Survival存活率

3.7、Small Cycle Correction小循环修正

3.8、Event Processing事件独立性处理

3.9、Stress Gradient Method应力梯度算法

3.10、nCode应力疲劳计算其他设置

4、名义应力法基本理论与nCode实现

4.1、材料S-N曲线法

4.2、零件S-N曲线法

4.3、名义应力法的Fatigue tool 实现技术

4.4、零件S-N曲线法的nCode实现技术    

4.5、材料S-N曲线法的nCode实现技术

工程实例：

1、电-热-固耦合作用IGBT高周疲劳寿命评估

应变疲劳与

局部应力应变法

掌握基于EN曲线的塑性应变疲劳分析技术

六、应变疲劳与局部应力应变法

1、概述

2、单调应力-应变响应

3、循环应力-应变响应

3.1、滞回环  hysteresis loops

3.2、循环应力-应变曲线

3.3、材料的记忆特性

4、随机载荷下的应力-应变响应

5、应变—寿命( E-N)曲线

5.1、材料疲劳性能参数的估算方法

5.2、平均应力修正

5.3、缺口件的应变疲劳

6、nCode应变疲劳计算设置

6.1、nCode标准应变疲劳材料参数

6.2、nCode计算流程

6.3、nCode应变疲劳求解方法

6.4、nCode应变组合方法

6.5、nCode平均应力修正方法

6.6、nCode多轴评价方法

6.7、弹塑性修正方法

6.8、弹塑性极限载荷修正方法

7、应变疲劳分析的局部应力应变法  

8、基于Ansys+nCode的局部应力应变法

工程实例：

1、奥氏体不锈钢弯管棘轮—疲劳性能及寿命预测研究

多轴疲劳理论与

计算方法

掌握多轴疲劳理论；掌握多轴疲劳仿真技术；

七、多轴疲劳理论与计算方法

1、多轴疲劳的基本概念

2、多轴疲劳分析基本模型

2.1、多轴疲劳Wang-Brown损伤模型

2.2、安全系数计算的Dang-Van方法

3、 多轴循环应力应变特性

3.1、单轴循环应力-应变特性

3.2、多轴循环应力-应变特性

3.3、多轴循环硬化/软化特性

3.4、加载路径对多轴循环特性的影响

4、多轴循环应力应变关系

4.1、循环变形基础

4.2、多轴循环塑性模型

4.3、多轴比例循环加载应力-应变关系

4.4、多轴非比例循环加载应力-应变关系

4.5、临界面法多轴非比例循环加载应力-应变关系

5、多轴疲劳累计损伤模型

6、多轴疲劳损伤变量

7、多轴疲劳寿命预测方法

8、变幅多轴疲劳

9、缺口多轴疲劳

工程实例：

1、底盘构件多轴随机载荷下高周疲劳准则研究

随机振动疲劳频域计算方法

掌握结构随机振动高周疲劳仿真分析技术

八、随机振动疲劳频域计算方法

1、振动疲劳概述

2、振动疲劳计算方法对比

3、基于频域法的结构振动疲劳寿命分析原理

4、结构随机振动疲劳寿命分析流程

5、基于AWB-nCode的振动疲劳计算方法

工程实例：

1、风浪联合下导管架式风机结构疲劳特性研究

热机蠕变疲劳分析

掌握热机疲劳与蠕变疲劳仿真分析技术

九、热机蠕变疲劳分析

1、概述

2、蠕变背景

3、Ansys nCode蠕变疲劳模型

4、蠕变疲劳计算方法

5、应力合并方法

6、应力限制

7、温度限制

8、nCode热机疲劳计算设置

工程实例

1、某涡轴发动机涡轮叶片尾缘孔的蠕变-疲劳寿命预测仿真

结构疲劳裂纹扩展寿命计算

掌握疲劳裂纹扩展寿命预测仿真分析技术

十、结构疲劳裂纹扩展寿命计算

1、简介

2、ΔK-da/dN 曲线定义

3、疲劳裂纹扩展寿命预测模型

4、疲劳裂纹扩展寿命预测方法

5、主要计算步骤

6、应力强度因子估计主要方法

7、疲劳裂纹扩展寿命分析流程

工程实例：

1、考虑焊接残余应力释放的T型焊接接头疲劳裂纹扩展模拟

1. 老师将针对您提出的实际难题进行分析，在课堂中与您共同研讨与答疑，并给出建议指导思路，帮您解决工作中的技术难点（个别问题可课下请教老师）。

2. 此技术支持需要学员在报名时认真填写并及时反馈需求调查表。