焊接管件疲劳预估,欢迎各家软件使用者分析

Robert_Su · 发表于 2010-4-19 23:17:20

本帖最后由 Robert_Su 于 2010-4-21 17:10 编辑

提升一下版面人氣,

如下圖所示,以ABAQUS/CAE之顯示設定做說明,
長管與短管壁厚均為1.2 mm,管材為6061;焊道為填角焊,焊角長度5 mm,焊材為4043;焊後熱處理為固溶+T6.
在短管端面完全固定,長管套入剛體治具,在z方向對治具施以每分鐘100 cycle的循環負載,單邊擺幅15 mm(合計30 mm),其它自由度固定.

已知疲勞破壞點位於焊道或焊道附近之管壁,
歡迎各家軟件使用者或高手手算預估破壞點及疲勞壽命.
附上step幾何檔.

材料參數可自行定義,或者參考以下定義-
Al-4043 楊氏模數75000 MPa,降伏應力124 MPa,極限強度186 MPa, 伸長率0.08
Al-6061 T6 楊氏模數68900 MPa,降伏應力276 MPa,極限強度310 MPa, 伸長率0.12

Robert_Su · 发表于 2010-4-20 23:49:53

本帖最后由 Robert_Su 于 2010-4-21 00:14 编辑

Hyperworks 10.0 Fatigue模組作法,如有錯請高手指正:

1.以Radioss作線性求解,省略治具與管件之接觸行為,管件前端位移量15 mm,得Mises stress分布圖如下:

hm檔案如附件.

2.在hm中開啟fatigue模組 tools/fatigue process/creat new
2.1 Analysis parameter設定為E-N curve,作Neuber plastic correction,詳如下圖

2.2 Element and materials忽略焊道材質,假設全為6061 T6,根據UTS預估如下圖

2.2 Load-time history設定來回振幅如下圖

得元素積分點life最小值292,位於管件焊道前緣,如下圖

Robert_Su · 发表于 2010-4-21 00:30:53

本帖最后由 Robert_Su 于 2010-4-21 23:14 编辑

Fe-safe非verity焊接模組作法,如有錯請高手指正:
1.以ABAQUS作管件往復擺動求解(考慮接觸與材料非線性,元素C3D10M),動畫如下

inp檔案如下

2.由於Fesafe沒有6061-T6的database,以最簡易的approximate fatigue parameters取代,如下圖

3.採用Elastic-plastic 分析,將ABAQUS output的stress及strain導入,以材料預設的Brown-Miller Algorithm分析

4.log fie顯示life最小值20.6次發生在element 14965,如圖紅框element處,但在ABAQUS顯示則是經過了平均,最小值為10^1.73 (53.8)次,兩者位置有些許不同.

masher · 发表于 2010-4-21 23:39:05

Hyperworks 软件采用的方法是局部应力应变方法。
FE-safe 软件采用的是Brown-Miler方法。
两种方法有本质上的区别。
首先局部应力应变方法是一种单轴疲劳方法，算例中
采用符号Mises应力作为等效方法，就是考虑主应力
的符号（主应力有正有负）。
Brown-Miler方法是一种多轴疲劳方法，是以最大剪切
应力面作为裂纹寿命计算部位，同时考虑剪应力面上正
应力的影响。
一般情况下，Brown-Miler方法计算所得到的寿命
偏于保守。

Robert_Su · 发表于 2010-4-22 21:41:56

感謝版主指導.
小弟正在研究fesafe的焊接專用模組verity
確定怎麼操作再貼上來請高手指正.

五月 · 发表于 2010-4-25 15:22:36

越看越感觉自己是新手啊

yanziwang · 发表于 2010-4-26 10:23:37

MATLAB就已经够强大的了

Robert_Su · 发表于 2010-4-28 23:01:19

本帖最后由 Robert_Su 于 2010-4-28 23:25 编辑

Fe-safe verity模組有mesh insensitive之優點,作法如下,如有錯請高手指正.
1.根據user manual之verity模組建模方式,建立shell element如下圖.

2. 在ABAQUS中建立verity analysis所需之node及element set,並依3樓之inp文件設定邊界條件,在field output中加入NFORC參數.進行ABAQUS分析.

3.在Fe-safe中開啟odb,讀取stress及Nforce,並設定weld geometry.

4.選擇verity group,材料使用Al alloy Weld-2SD(2.2%),分析結果如下圖.log file顯示life最小值25.2次.位置與hyperworks的分析結果(2樓)及Fe-safe Brown-Miler分析結果(3樓)位置不同.但疲勞壽命分布則極為相似.

bingyumy · 发表于 2010-8-6 09:26:33

学习了额！高手的好帖！

zsq-w · 发表于 2010-11-16 18:47:40

Su大强帖啊，HM FS都算出来了。等我有时间的时候，用aba来算算凑合热闹。

风火花 · 发表于 2011-1-13 14:48:15

学习了，焊接的疲劳分析用哪个软件好呢？谢谢！

pxlike · 发表于 2011-1-21 14:29:54

强大。收藏了，以此贴入手疲劳分析。

kouhongbin · 发表于 2011-2-7 19:25:40

个人观点，欢迎探讨：
版主的前两种做法都适用于金属板壳分析，但不适用于焊接分析，因为焊接疲劳有其自身的特点，与一般的金属疲劳不同，目前各主流软件缝焊疲劳分析的方法都差不多，可以看看ncode的帮助，三种方法分析出的危险位置应该是一致或近似一致的，因为不管用啥软件分析，FEA得出的应力分布是一致的，我更推荐用专门的焊缝疲劳分析方法去计算，但这个方法本身也是有要求的，对焊缝单元的厚度设定，单元的大小，方向都要有明确的要求，最重要的是所用的S/N曲线，要与所对应的FEA模型对应，这样才能计算出与实际比较接近的结果。

ningju · 发表于 2011-3-8 00:09:30

所说的HperMesh里的Fatigue模组怎么进啊？

韬光养晦973 · 发表于 2011-3-23 21:43:18

这样的帖子应该发扬，我们应该更加重视每个帖子的质量，而不是在乎帖子的数量。

sky58520 · 发表于 2011-5-16 11:32:47

学习了，谢谢

billowriver · 发表于 2011-7-18 09:37:40

4# masher

看了masher版主的回复有些不解，还想请教。MIses应力( =3/2sqrt(SijSij) )，Sij是偏应力分量，为什么版主说是主应力的符号，Mises只有在单轴拉压的情况下才跟主应力（最大或最小）一致，复杂应力状态下二者没有对应关系。
MIses应力是等效剪应力(1/2sqrt(SijSij))的sqrt(3)倍，实际上所表现的是去掉静水压部分的片应力的影响，描述的是三维偏应力的球面，如果按照版主的描述，应该跟接近于第二种，Brown-Miler方法。

Robert_Su · 发表于 2011-8-17 13:48:05

回复 13# kouhongbin
回覆13樓.
我更推荐用专门的焊缝疲劳分析方法去计算，但这个方法本身也是有要求的，对焊缝单元的厚度设定，单元的大小，方向都要有明确的要求，最重要的是所用的S/N曲线，要与所对应的FEA模型对应，这样才能计算出与实际比较接近的结果。

Fe-safe的焊接模組verity有mesh insensitive之優點,对焊缝单元的厚度设定，单元的大小，方向不需像MSC. fatigue一樣做嚴格的要求,13樓可參考看看.

zhuizhu18 · 发表于 2011-8-18 14:14:45

看都看不懂，得好好学习了。

205jyt · 发表于 2011-8-20 10:41:08

很强大啊！！！

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