MSC Software一體化疲勞壽命預(yù)測(cè)解決方案
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通過在計(jì)算機(jī)里快速有效地改變結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，而不用建造試驗(yàn)?zāi)Ｐ停@樣的分析大大降低了產(chǎn)品的開發(fā)成本。對(duì)于目標(biāo)是預(yù)測(cè)應(yīng)力或應(yīng)變的結(jié)構(gòu)分析，這些典型參數(shù)包括幾何外形的改變、外載、材料的選擇。然而，應(yīng)力的預(yù)測(cè)僅僅是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一部分。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)工程分析的另一主要需求是估算產(chǎn)品的使用壽命。因此，通過分析法來預(yù)測(cè)疲勞壽命是一重要工具。
在方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者和工程師們經(jīng)常使用簡(jiǎn)單手冊(cè)的計(jì)算結(jié)果來評(píng)價(jià)產(chǎn)品的耐久性。然而，經(jīng)常在開發(fā)周期的測(cè)試階段或生產(chǎn)出試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃螅拍茉敿?xì)地檢驗(yàn)產(chǎn)品的耐久性。而且，成本相當(dāng)可觀。僅靠測(cè)試手段不能評(píng)估一切設(shè)計(jì)參數(shù)。而且只有當(dāng)產(chǎn)品服役了一段時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)其疲勞失效。在這個(gè)階段，疲勞問題將要產(chǎn)生極其惡劣的后果，包括大大地?fù)p壞了產(chǎn)品的聲譽(yù)，更不用說使用壽命的降低。
在美國(guó)已經(jīng)得到確認(rèn)，由于產(chǎn)品的疲勞問題所引起的損失占國(guó)民生產(chǎn)總值的 4％ 左右 (約 1200 億美元)，疲勞所涉及的領(lǐng)域有汽車，航空航天，機(jī)械，船舶，鐵路，國(guó)防，軍工，海洋工程等等。隨著科技日新月異和用戶對(duì)產(chǎn)品的要求越來越苛刻，企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)越來越大，要縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，疲勞問題要走在設(shè)計(jì)的前面等。在產(chǎn)品的早期設(shè)計(jì)階段，評(píng)估疲勞相關(guān)的問題和進(jìn)行耐久性分析從而預(yù)測(cè)產(chǎn)品的壽命能給公司在縮減開發(fā)和測(cè)試成本、縮短投放市場(chǎng)的時(shí)間、提高產(chǎn)品使用壽命等方面帶來很大的收益。
MSC.Software公司針對(duì)企業(yè)這一需求,提供了完美的一體化壽命預(yù)測(cè)解決方案，該方案是MSC仿真工具集的一個(gè)重要組成，也是實(shí)現(xiàn)虛擬產(chǎn)品開發(fā)（VPD）的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它主要由MSC.SimOffice中的四個(gè)軟件組成：MSC.Patran，MSC.Nastran，MSC.Fatigue，MSC.ADAMS。
疲勞耐久性流程主要有兩類：由基于試驗(yàn)測(cè)試的流程和基于CAE的虛擬仿真流程。這兩個(gè)流程并不是孤立的，而是有由共同的工具聯(lián)系在一起的?；镜钠诜治隽鞒桃笕齻€(gè)方面的信息：樣機(jī)的幾何信息、載荷信息和材料特性。
對(duì)傳統(tǒng)的虛擬疲勞仿真流程來說除了幾何信息來源于 CAE模型外，一般還需要兩方面的輸入，一是材料的疲勞性能參數(shù)，二是應(yīng)力/應(yīng)變時(shí)間歷程。材料參數(shù)可根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)從試驗(yàn)中直接獲得，也可以從材料手冊(cè)等出版物，或材料數(shù)據(jù)庫軟件中獲得。獲取應(yīng)力應(yīng)變隨時(shí)間的變化歷史采用有限元虛擬仿真技術(shù)，只要知道載荷工況和邊界條件，在實(shí)物樣機(jī)制造出來之前，我們就可以了解整個(gè)零部件內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變狀況。對(duì)虛擬來，載荷信息可以從虛擬仿真模型中獲得。
疲勞耐久性流程
過去一般是物理樣機(jī)和物理試驗(yàn)活動(dòng)的載荷，或者樣機(jī)是虛擬的，而載荷的試驗(yàn)獲得的。這樣的疲勞壽命預(yù)測(cè)都是過多依賴試驗(yàn)或者物理樣機(jī)，都是比較耗費(fèi)時(shí)間和費(fèi)用的。不能完全適應(yīng)快速開發(fā)，及時(shí)面市的產(chǎn)品開發(fā)需求的。MSC.Software的一體化疲勞壽命預(yù)測(cè)方案是利用虛擬樣機(jī)——虛擬載荷——材料特性——壽命預(yù)測(cè) 進(jìn)行產(chǎn)品定型設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
評(píng)論