lian2004 发表于 2009-12-12 21:25:10

疲劳仿真的标准化

首先感谢lilyshining,masher,ousyoubu三位版主一直对我支持,在这里让我学到了很多疲劳的知识,开阔了眼界!今天想跟大家讨论下关于疲劳仿真流程标准化的实现,最近公司考虑启动疲劳仿真这块,所以需要将这个问题流程化,尤其是需要公司支持的要马上提出来,所以跑这里来听听大家的意见,帮助我提高疲劳分析的认识,先谢过大家了。我先简要提出自己的想法,欢迎大家拍砖。1、测量真实应力应变1)有限元静力分析,确定应力集中位置2)应变测量实验,测定真实应变3)根据应变计算相关应力4)对应力(应变)-时间谱图进行分析,常用雨流法统计2、测量S-N曲线1)测量标准试件的S-N曲线2)根据载荷频率、温度、平均应力等影响修正S-N曲线3、疲劳仿真1)选择合适的仿真方法及其其他相关设置2)根据前两步得到的载荷和材料信息进行疲劳仿真4、结果评价1)基于当前的疲劳理论,给予结果合理解释 2)判断结果的合理性5、实验验证疲劳实验验证
我知道这个说的还比较笼统,很多细节没有涉及,请有经验的朋友多提意见,如果想要建立一个像样的疲劳仿真,以上哪些需要实验测量的(要考虑购买实验设备),还有哪些是我没有考虑到,尤其是最后结果评价方面,本人非常欠缺,希望得到大家的帮助,感激不尽!

masher 发表于 2009-12-12 22:21:43

2)应变测量实验,测定真实应变
3)根据应变计算相关应力
我个人觉得,这两点是有问题的:
问题在于应变测量实验,一般情况是通过应变片测试的,对于结构的有些部位是不能进行帖应变片的,如焊接结构的焊趾部位,应变片测试的不是最危险部位的应力应变,而是类似于名义应力应变的结果。对于这样的情况还是采用理论上的方法,比如求解应力集中系数、或疲劳缺口系数为好。

masher 发表于 2009-12-12 22:25:10

建议:看看疲劳软件的帮助文件,尤其是nsoft

masher 发表于 2009-12-12 22:28:00

买个MTS的实验机,应变仪基本上就行了的。

masher 发表于 2009-12-12 22:33:16

4、结果评价
1)基于当前的疲劳理论,给予结果合理解释
2)判断结果的合理性
这一点是很难解决的,疲劳的分析很大程度是依赖于对结构应力的分析的。应力分析差距一点,疲劳寿命的差距简直可以称得上天翻地覆。
你知道当年各大船级社制定的船舶结构的疲劳规范的事情吗?各大船级社对的规范对同一条船进行疲劳分析,得到的寿命是从1~29年。船舶的寿命一般是20-25年的,你说说怎么判断结果的合理性?如果载荷应力分析不准,结果你就别想他的合理性了。只要你的疲劳理论没有用错就行了的。
   如果对你的结果表示怀疑的话,找个疲劳软件分析一下就行了。

lian2004 发表于 2009-12-13 09:16:10

谢谢masher版主的解答。
1、对于测量真实应变,我想是可以通过实验结果修正有限元结果,这样可以得到应力集中部位比较准确的结果的。这个过程可能需要反复进行,直到有限元结果与实验结果吻合较好了,那么久可以直接利用有限元结果了。
2、对于结果评价,版主说的很好,这个是很难判断的,只要确信整个过程没有错误,那么这个结果就不能说错了。但是通过改进分析方法,合理修改相关系数,对于提高结果的准确性应该是有帮助的,这个过程可能就需要大量的实验积累了。
不知道我说对不对,请版主指正!

masher 发表于 2009-12-13 11:26:41

“我想是可以通过实验结果修正有限元结果,这样可以得到应力集中部位比较准确的结果的。”
我觉得你是没有做过疲劳试验的,对试验很是不了解的。我2楼的回复说明白了,测试最危险部位的应力应变的困难,这一困难正式名义应力法,以及neuber方法存在的理由。如果试验能够测量准确的话就直接使用缺口应力法了,或跳过neuber法了。
   再说一点的,对应力集中部位的有限元模拟,最关键的是建模方法,如对焊接接头的建模等,建模方式以及模型应力的插值处理,这些都是很经验性的。看看一些钢结构规范上的做法吧。
所以,我认为两者在应力的测试上不存在相互校核的关系。两个都可以用的,只是疲劳分析使用的S-N曲线不同了,不存在说哪一个更好的,当然可以直接试验出疲劳寿命的结果,这还是没有错的,有疲劳软件分析的结果仅供参考。
如果你想用试验的结果修正有限元,我认为是不可能的,例如,焊接接头部位,试验测试的是名义应力,有限元计算的是最危险部位应力(暂时不考虑建模方式的影响),你说说这两个能一样吗?能用一个校核一个吗?

lilyshining 发表于 2009-12-14 08:22:33

2# masher

M版说的焊接部分的应变测量问题,我们采用这样的方式测的,焊接不见附近测量,当然结果必须处理

lilyshining 发表于 2009-12-14 08:29:48

7# masher
如果你想用试验的结果修正有限元,我认为是不可能的,例如,焊接接头部位,试验测试的是名义应力,有限元计算的是最危险部位应力(暂时不考虑建模方式的影响),你说说这两个能一样吗?能用一个校核一个吗?

关于这一点个人认为也并非完全不可能的,现在我正在通过实验结果来校核我的模型。

当然我假设,测量点的应力和 最危险处的应力是线性的关系,这样就可以达到一定的校核作用了

lian2004 发表于 2009-12-14 12:08:39

9# lilyshining
谢谢两位楼主的解答。
首先我们应该肯定的是实验结果,毕竟是按照实际做出来的,有限元的结果只能作为参考。
我们对比有限元与实验结果,目的就是想改进有限元仿真时的漏洞,使得两者结果更接近,这样我们才能积累分析经验,总结分析方法。
我们做有限元仿真的最终目的就是为了在设计前期,纯使用有限元的方法合理估计寿命,这样防止循环实验带来的浪费。但是合理的有限元结果当然是建立在无数次实验的基础上的,只有和实验的很好对比,才能说明我们有限结果的合理性。
我个人理解是这样的,欢迎指正!

masher 发表于 2009-12-14 12:18:11

10# lian2004
凡是做疲劳仿真的目的都是这样的,只是实现起来困难太多了,中间环节的近似太多了。算来算去还是没有找到真正的原因的。这就是疲劳的现状,理论太简单了,而对实现的依赖性太强了。说白了疲劳的理论都是唯象的。

leiyinrain19831 发表于 2009-12-14 18:19:56

本人做疲劳分析的,可是别人验收的人说只承认疲劳试验的结果,弄得很郁闷。请教下版主:疲劳分析怎么样才能得到别人的认可呢,还有怎么样把这一块儿做得深入一些?

masher 发表于 2009-12-14 22:18:09

12# leiyinrain19831
证明你的计算结果是保守的,用你的计算结果是安全的。

lian2004 发表于 2009-12-15 14:42:55

12# leiyinrain19831

你好,你做疲劳分析有多久了呢?可否分享一下你的仿真经验,对于一般的仿真环节,哪些是建立在试验基础上的,哪些是对结果影响比较大的,哪些参数是需要实验确定的,哪些参数可以通过借鉴前人的经验实现的。
可能我讲的比较乱,因为考虑倒建立一个疲劳仿真的标准化过程,需要考虑的问题太多了,当然这个过程可能是漫长的,但是目前的现状是:给你一个零件,需要你分析疲劳寿命,这中间肯定遇到很多难题,现在公司给你这样一个机会,把所有遇到的难题都提出来,需要公司解决的,需要个人解决的,或者需要兄弟部门配合的,这样公司提前考虑预算。
目前公司没有疲劳试验机,可以说一片空白,所以仿真分析的结果就没有比较对象了,这个是关键一实验设备。关键二是,为疲劳仿真需要做哪些准备工作?

谢谢大家意见啊!

hg_boy 发表于 2009-12-15 19:27:50

疲劳现阶段是很难靠计算得到准确的结果的。本身理论根基就不牢靠,假设过多。
现在工程上基本上是做偏于保守的估算,做到心中有数而已,其计算准确程度远远不如强度计算。

要想算的准,必须要根据大量的实验数据以及结构实际使用的数据做一些修正。

lian2004 发表于 2009-12-17 19:46:44

15# hg_boy

难得见到老向啊!谢谢你的回答!
根据疲劳计算的要求,基本需要两方面东西,应力谱和SN曲线。
应力谱采集需要汽车跑路试,还要具有足够的代表性。这些方面ford,gm,audi等公司积累的经验比较多。
sn曲线只能针对不同的材料做疲劳试验了。
大家可否对以上两方面谈下建议。

谢谢!

lian2004 发表于 2009-12-20 16:42:48

有没有做疲劳实验的专家来谈谈想法,建立一个标准的疲劳分析流程,其中考虑的问题太多了,而应力谱和SN曲线是关键的两点,有没有人对两方面的东西有实际经验的,望不吝赐教,谢谢!

hawking2006 发表于 2013-3-21 22:28:14

仿真标准化这个问题值得探讨
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