齐车疲劳技术方案20140317

LMS齐车疲惫技术方案张霁2014/3/17目录1LMSVirtual.lab虚构实验室整体介绍....................................................................22LMSVirtual.lab虚构实验室构成............................................................................53LMSVirtual.labDurability疲惫模块整体介绍.......................................................74疲惫剖析技术方案..................................................................................................164.1零件级疲惫流程.................................................................................................204.2系统级疲惫流程.................................................................................................234.3振动疲惫流程.....................................................................................................244.4焊缝疲惫流程.....................................................................................................285LMSVirtual.labDurability疲惫模块先进性与特点.............................................316模块配置与功能描绘..............................................................................................327LMSVirtual.lab优异的二次开发功能..................................................................348软件对照........................................................................................................................389典型事例........................................................................................................................429.1LBF轮毂多体疲惫............................................................................................429.2BMW车身与车门疲惫剖析..............................................................................439.3BMW5系列转向节疲惫剖析...........................................................................459.4奔驰加快疲惫开发.............................................................................................459.5大众转向节疲惫设计.........................................................................................469.6菲亚特农机零件疲惫剖析.................................................................................469.7福特卡车驾驶室疲惫设计开发.........................................................................479.8上海大众前后副车架多体疲惫仿真.................................................................479.9西工大某机构中曲杆的疲惫剖析.....................................................................489.10东风日产车身钣金疲惫和焊点疲惫剖析.....................................................489.11一汽轿车白车身焊点疲惫寿命剖析.............................................................499.12上海大众&同济大学副车架疲惫..................................................................499.13湖南大学乘用车后桥壳疲惫寿命剖析.........................................................509.14Piaggio发动机连杆&曲轴疲惫剖析.............................................................509.14电机弹性悬挂参数对构架疲惫强度影响剖析.............................................5110部分客户列表..........................................................................................................5211附件：公司介绍......................................................................................................5511LMSVirtual.lab虚构实验室整体介绍LMSVirtual.lab平台供给完好的仿真解决方案包含多体剖析，构造剖析，振动剖析，混淆仿真剖析，有限元模型校订剖析，声学剖析，疲惫剖析，碰撞与冲击剖析；求解器能够是LMS独有的如振动剖析，混淆仿真剖析，有限元模型校订剖析，声学剖析，疲惫剖析，多体剖析；也能够直接调用目前市场上公认的最优异的求解器如：NASTRAN,ANSYS,ABAQUS,LS-DYNA,RADIOSS,进而充分集成公司已有工具，利用现有资源，防止重复浪费。MeshingMeshPostModificationProcessingAssemblyAnalysisAnalysisPreparation[Solving]CADMultiAttributeCADOptimizationDurabilityNoiseandVibrationCrashAcousticsMulti-BodyMotion图1LMSVirtual.lab仿真平台LMSVirtual.lab平台是市场上独一的CAD/CAE/CAT联合的平台。与CAD的联合包含3个层次：1）已经集成CATIA标准的CAD包；2）能够与CATIAV5CAD平台联合安装，合二为一，保存了CAD的参数化与共同性；3）能将UG,Pro-E等市场已有的CAD文件直接导入Virtual.lab平台。与CAE的联合包含2个层次：1)能直接在Virtual.lab平台驱动调用目前市场上公认的最优异的求解器如：NASTRAN,ANSYS,ABAQUS,LS-DYNA,RADIOSS；2）能将其余CAE软件的文件如IDEASUNVPermas等格式，流体的CGNS格式导入Virtual.lab平台。与CAT的联合包含1）能将Virtual.lab预试验剖析的结果包含线架模型和模态输出给LMS测试系统;2)能将LMS测试系统结果文件导入Virtual.lab。2图2LMSVirtual.labCAE平台与DSCatiaCAD平台也能将UG,Pro-E等市场已有的CAD文件直接导入Virtual.lab平台LMSVirtual.lab平台拥有独一无二的混淆仿真技术它将实物试验和虚构仿真的优点相联合，新的设计过程不单更快，并且更为精确靠谱，因为试验考证过的模型已经嵌入在系统模型中。所以对投资的回报不单体此刻产品更快地投放市场和节俭开发花费，并且改良了产质量量，创始了新的产品开发模式.3图3模态测试模型用于时域多体仿真AtlasCo.HybridSystemSynthesisTest-basedmodelsNumericalmodels?Forexisting/acquiredsubsystems?Forsubsystemsof?Fasterthanbuildingnumericalmodelsdesigninterest?Guaranteedtoaccuratelymatchhardware?Guidedesignpriortohardware?DesignSpaceStudies,optimizationSystemlevelsimulations?Fastersolutionthanfullnumericalmodels?Moreaccuratethanfullnumericalmodels?Moreflexibilitythanfulltest-basedmodels35CopyrightLMSInternational-2007图4模态测试模型用于频域构造动力学仿真42LMSVirtual.lab虚构实验室构成图5LMSVirtual.lab模块构成Virtual.Lab-虚构实验室系统构成：构造剖析软件包－Virtual.LabStructuresLMSVirutal.LabStructuralAnalysis使得我们的设计工程师能够完好在CATIAV5的基础上达成有限元网格的前办理剖析。使得CAD数据和剖析数据参数化全相关，因为Virtual.Lab数据格式和CATIA数据格式完好一致。使用Virutal.LabStructural我们能够直接改正CAD几何参数，剖析结果就会相应的自动改变。这样就可以节俭设计和剖析工程师大批的时间，同时除去了CAD和CAE数据之间的不有关问题，软件在AIRBUS、BOEING获取了宽泛的使用。多体剖析软件包－Virtual.LabMotionLMSVirtual.Lab运动学和动力学软件用于模拟各样机械系统的实质运动和载荷。它使工程师能够迅速地剖析和优化其机械设计的实质运动，并保证在进行实物试验前，设计方案和预期的结果相同。参数化的应用模板和优异的求解器进一步为虚构原型设计提升了效率。5疲惫剖析软件包－Virtual.LabDurabilityLMSVirtual.Lab持久性软件能够帮助工程师展望疲惫热门和有关零件及子系统的疲惫寿命。它将动向零件载荷与从构造有限元模态和资料的SN曲线相联合，持久性后办理模块帮助工程师获取危险地区的反应，认识疲惫问题的本源，进而迅速评论多个设计方案。LMS公司使系统级持久性剖析成为可能，并付诸实践。声学剖析软件包－Virtual.LabAcousticLMSVirtual.Lab声学技术的打破大大加快了声学仿真的速度，好多状况下快100倍。经过集成的LMSVirtual.LabAcoustic，LMS创立了世界上第一个重新到尾的声学质量工程环境，从观点开发，经过使用虚构模型进行设计改正，最后到鉴于试验的考证。振动和混淆仿真－Virtual.LabNVM利用LMSVirtual.LabNVM软件，读入各零件（或声学路径）的动力学模型（有限元模型、模态试验模态、试验传达函数），在图形界面上交互式定义各零件之间的装置点，将各零件模型装置成系统级模型。装置点处可定义为刚性连结、随频次变化的弹簧阻尼装置等。鉴于FRF（或模态）的子构造综合技术，求解出系统级模型上响应点与激励点之间的FRF，进而求解出逼迫振动（噪声）响应，而求解规模和时间比传统有限元模型节俭的多。优化设计软件包－Virtual.LabOptimizationLMSVirtual.Lab能够供给一整套强盛的优化功能，用于单属性和多属性优化。经过试验设计（DesignofExperiments）和响应表面建模（ResponseSurfaceModeling）技术，工程师能够迅速检测出所有知足需要的设计方案。采纳先进的优化算法，包含6Sigma方法，进行鲁棒性、靠谱性剖析.63LMSVirtual.labDurability疲惫模块整体介绍LMSVirtual.LabDurability是Virtual.Lab的疲惫持久性剖析模块，其前身是经过多年考证的有名疲惫剖析软件Falancs，在欧洲，特别是德国应用特别广泛。鉴于Virtual.LabDurability疲惫持久性剖析平台，能够帮助工程师展望疲劳热门和有关零件及子系统的疲惫寿命。它将动向零件载荷与构造有限元模型和材料特征曲线相联合，对零件疲惫持久性进行全方向的评论和展望，并包含高周疲劳、低周疲惫、焊点和焊缝疲惫、多轴疲惫、振动疲惫等完好方法和剖析种类。Virtual.LabDurability的持久性后办理模块帮助工程师获取危险地区的反应，认识疲惫问题的本源，进而迅速评论多个设计方案。LMS公司使系统级持久性剖析成为可能，并付诸实践。采纳LMSVirtual.LabDurability，运用资料疲惫参数并依据零零件上随意一点的应力应变结果能够展望对应的疲惫寿命。采纳的方法有：高周疲惫剖析低周疲惫剖析无穷寿命剖析焊点疲惫剖析焊缝疲惫剖析振动疲惫剖析热疲惫剖析Virtual.LabDurability供给了宽泛的有限元接口，能够直接读取各种有限元软件的模型和计算结果文件，并以此为基础进行疲惫剖析。这些接口包含Nastran、ABAQUS、ANSYS、CATIA/FEA、I-DEAS、PERMAS等。别的，Virtual.LabDurability还支持所有常有的试验系统持久性载荷时间历程格式，如LMS、nCode、MTS、IST等。LMS仿真疲惫剖析工具7与试验疲惫剖析工具LMS.Tecware相联合，为用户供给从仿真到试验完好的疲惫解决方案。除了惯例的高周疲惫剖析和低周疲惫剖析，Virtual.LabDurability供给独具特点的焊点和焊缝剖析功能，这些功能与传统剖析软件和方法进行了技术创新，明显提升了焊点和焊缝疲惫剖析的展望精度。的焊点分析，除支持Rupp/LBF方法、CDH及一种特别JSAE模型外，还支持鉴于详尽有限元模型的焊点应力疲惫剖析方法。Virtual.Lab将两者联合起来，采纳二步法。第一采纳LBF法大略的展望出危险的焊点，而后再对其进行精美的鉴于应力的疲惫分析，获取正确的疲惫寿命。整个过程在中完好自动化。的焊缝剖析兼容传统方法（Eurocode3、IIW等），同时采纳先进的鉴于切口应力的RxMS方法，防止了传统方法对焊缝进行人工分类，从而过多依靠人工经验且精度较差的弊端。别的为了适应于薄板焊缝疲惫剖析，LMS在RxMS方法的基础长进一步提出了有效应力法的焊缝疲惫剖析方法，使薄板焊缝的疲惫剖析精度更高。关于载荷的损害评估，特别是对能够产生局部多向（多轴）应力状态的多个独立输入力的损害评估，拥有很大的挑战性。针对这种状况，LMSVirtual.LabDurability经过临界面法获取了高度正确的结果，该法能够解说由细微裂纹造成的损害的各向异性。LMSVirtual.LabDurability疲惫模块针对不一样种类的疲惫剖析任务，供给了所有必需的疲惫前后办理工具。LMSVirtual.LabDurability疲惫模块主要的应用领域包含：零零件疲惫剖析—“ComponentFatigue”零件级疲惫模块供给目前最新的疲惫剖析方法。它能够让工程师交互式地给模型施加载荷。载荷在每个应用实例中的形式各不相同，其能够来自试验数据或许通过LMSVirtual.Lab里面的多体动力学仿真计算获取。其表达形式能够是测得的8时域力和力矩信号、模态参加因子及其对应的模态、甚至是复杂非线性瞬态有限元剖析的结果。零件级疲惫能够办理上述所有状况，并能从数据库里面对特定的疲惫剖析进行参数设置。还可以够给构造不一样部位指定各自的资料特征曲线和持久特征。持久性剖析将自动启动被工业界证了然的LMSFALANCS求解器来进行疲惫计算，剖析能够以批办理的形式在计算网络上的任何电脑长进行，为了提升效率计算任务能够分派并行计算。四线程选项已经包含在基本配置里面，能够直接支持双核计算机。剖析方法能够说应力-寿命法或许应变-寿命法；模块供给将应力梯度自动归入剖析的选项。模块能够经过交互式的组合事件剖析的方式进行完好载荷剖析。不一样的事件能够直接经过用户界面来生成。与振动疲惫模块相联合，甚至能够支持时域和频域组合的事件。专业的疲惫后办理不单供给改正无效零零件设计的所需信息，还可以供给其致使无效问题的原由。其能将结果以安全系数、疲惫寿命、寿命设计和危险点的方式表达。后办理包含跟着时间变化的应力动画和专业的局部应力张量时间历程。虚构应变片能够用来对照试验和仿真结果，局部损害图能够看出危险事件，载荷贡献剖析能够知道那些载荷致使疲惫问题。用剖析模板及其脚本语言能够生成和剖析载荷，不一样的变体设计能够自动剖析并生成完好的报告。系统级疲惫剖析—“System-LevelFatigue”Virtual.LabDurability系统级疲惫经过整合的多体仿真、疲惫和运动学分析进行系统级持久性剖析。疲惫工程师能够经过整体装置模型来进行持久性剖析的载荷展望，包含Craig-Bampton剖析及零件级疲惫剖析。柔性体和多体载荷供给一个有效的方式来模拟特别复杂几何构造的柔性。此方法鉴于一种先进的数值算法，其鉴于有限元剖析或试验丈量的模态结果。仿真中任何数目的零件的柔性都能经过图像和动画的结果形式来表现。每个零件的柔性体模9态会合被用来定义整体变形、速度和加快度。模态变形的幅值能够被用来定义随时间变化的应力、疲惫寿命，甚至是零件表面的声学辐射。独一无二的将多体动力学仿真和持久性工程相联合能够将柔体仿真结果直接用于持久性剖析。其不需要人为指出应用哪些模态和模态参加因子，软件只要经过点击一个按钮就能自动获取用于疲惫剖析的输入载荷。零件载荷能够经过给定的有限元网格载荷输入点获取并自动施加给零件。Virtual.LabDurability给持久性工程师供给易用的解决方案用于对大范围的整体装置进行迅速和全面的随时间变化的应力剖析。其让你使用目前最初进的被宽泛地用来正确地求解工程问题的LMSFALANCS疲惫计算求解器。剖析中采纳几种鉴于应力-寿命和应变-寿命算法的损害模型，应力梯度修正能够被自动应用此中。模块能够经过交互式的组合事件剖析的方式进行完好载荷分析。包含随时间变化的应力动画和局部时域应力张量的后办理模块。造成损害最大的时间被自动锁定。系统级模块组把用Motion（多体动力学）求解器进行的载荷展望和零件疲惫求解器的效率和精度联合，能够在多体剖析中使用柔性体来改良应力展望，并没有缝地用于持久性剖析。持久性剖析模块组包含各样疲惫评估方法，以及智能的后办理有助于直接在系统级上改良疲惫性能。与多体动力学剖析软件包Virtual.LabMotion无缝链接。系统及疲惫计算的利处是：第一：不需要切换环境，节俭时间。第二：不需要将载荷另存为一个文件而是直接将计算出的载荷作用在系统中的柔性体目标上，减少了冗余数据和载荷施加错误的时机。提升了计算的正确性。第三：集成的平台，能与多体运动学剖析，网格区分和模态计算剖析，优化剖析等方便地集成。10图6Virtual.Lab系统级一体化疲惫剖析流程振动疲惫剖析—“VibrationFatigue”传统的疲惫损害与以局部应力或应变的时域载荷有关。可是有些状况这些时域载荷不简单获取。比如振动台或风车的风载荷信号。在这些状况中往常采纳功率谱密度来计算损害。特别的针对如扫频信号的谐波载荷和在特定频次载荷的求解器能有效的进行振动台模拟或最对发动机附件的持久性仿真。LMS有在鉴于频域的求解器和零件级及系统级载荷分解的长久经验，LMS将其与先进的知识整合在持久性剖析方法中。用户能从简单而稳固的设置和高效的剖析方法获益。求解器联合方法和技术进行真实的多轴载荷剖析和局部应力剖析来获取更正确的信息。同时静态载荷（比如重力）也能被简单的归入。受益于频域内的耐久性剖析被宽泛采纳。最重要的应用是声学疲惫，密切联合声学和疲惫剖析能够容易而无缝地办理。车内有几个零件的重要载荷由发动机惹起，由发动机惹起的载荷由发动机加快产生。其能够简单而有效的在整合的持久性流程中解决。求解器能够进行多进度计算，基本选项同意同时履行两个并行任务，这意味着现代双核办理器能够最优利用。剖析能够在不一样机器上采纳脚本运转。11模块能够经过交互式的组合事件剖析的方式进行完好载荷剖析。不一样的事件能够直接经过用户界面来生成。与零件级疲惫模块（）相联合，甚至能够支持时域和频域组合的事件。疲惫后办理特别办理以适应于此特定应用，其不单能用来迅速辨别危险地区，并且也能供给解决持久性问题的答案。因为有效的求解和密切的整合，多个设计能够在不用大批人为干涉下进行剖析，使得设计能够知足重量和持久性要求。他们能够选择特定的应用进行选择性地扩展：焊点的建模及疲惫剖析焊点剖析模块供给焊点疲惫寿命剖析。构造上的载荷同意以局部时域信号或频域形式加载，亦能进行多轴载荷和全载荷剖析。支持不一样的焊点剖析技术。第一种方法为鉴于力的方法，该方法经过作用于焊核单元截面上的力（3个方向上的力）和力矩（2个力矩，不包含焊点轴线方向上的扭矩），依据必定的数学公式计算连结板材上的局部应力，而后依据对应的S—N曲线计算寿命。这种方法的基础主要成立在德国LBF实验室Rupp等人的工作之上，所以也叫Rupp法或LBF法。图7鉴于力的方法的有限元模型这种方法优点是对网格的要求相对不高，计算速度较快，弊端是精度较差。LMS位于德国凯撒斯特劳滕的疲惫研究中心用这种方法计算了汽车白车身的焊点疲劳，与试验结果比较，偏差较大，有些焊点的寿命甚至相差了3个数目级。12第二种方法为鉴于应力的方法（stressbasedmethod），该方法采纳较为精细的有限元模型，直接计算焊接板材的局部应力散布，依据此应力散布联合对应的S—N曲线计算疲惫寿命。图8鉴于应力的方法的有限元模型这种方法精度较高，因为局部网格较密，所以计算成本较高。在中，包含了上述两种方法，并且将上述两种方法综合起来，即两步法的疲惫剖析，第一经过鉴于力的方法计算出少量几个危险的焊点，而后采纳鉴于应力的方法对危险的焊点进行更正确的剖析。这样就很好的解决了精度和速度之间的矛盾。整个过程从网格的细化到疲惫的计算在中都是自动达成的。焊点剖析模块包含传统的鉴于力的剖析方法（Rupp，LBF，JSAE）和鉴于局部应力方法。模块不一样的焊点建模方法，焊点能够经过连结壳单元的梁单元或连结板材六面体单元建模。鉴于NASTRAN剖析能够采纳CWELD单元。模块能够自动辨别焊点。Rupp的LBF方法经过梁单元受力来计算焊核和焊跟的应力，相同能够采纳日本SAE（JSAE）开发的方法。必需的参数，比如板材厚度，能够直接从模型中读出。焊点的直径也能够经过有限元的定义或经过板材厚度来估量。焊点连结能够在几何定义和网格或组来获取。焊点能够经过指定连结板材和法兰间的焊点地点来手动方式创立，其也能够经过PID（LMS，ANSA，MEDINA和CATIAABF格式）导入外面包含重心和连结板材的ASCII文件。焊点模块能自动辨别精美焊点模型，关于精美的焊点模型，除鉴于力的方法，应力能够被用于壳单元，亦能采纳鉴于应力的方法。关于有大批焊点的构造，介绍13使用有效的两步方式，第一来辨别鉴于力方式中的危险焊点，第二步经过自动采纳精美焊点模型单元来替代那些危险焊点来提升求解精度。焊缝的探测及疲惫剖析SeamWelds（焊缝建模）是焊缝持久性评估方面独一无二的工具。它自动探测不一样薄板直接的连结（保存在单元会合中），把连结分红几类：对接与沿边焊接，搭接，和不一样角度的T型焊接。而后系统使用RxMS这种方法经过局部应力行为展望焊缝的疲惫寿命。中有两类方法，一种是构造应力（structuralstress）方法，一种是切口应力(notchstress)方法。构造应力取焊缝邻近（有必定的规范，如：BS7608、IIW和Eurocode3）某点的计算应力值。因为对应力考虑的较为大略，接头的几何形式、资料等对疲惫影响较大的因素所有在S—N曲线中考虑，所以需要对不一样的焊接构造进行分类，经过试验成立相应的S—N曲线。实质应用中，第一依据接头形式、加载方式等因素选择相应的S—N曲线，而后再联合构造应力进行疲惫的计算。上述的鉴于构造应力的方法应用较早，弊端是对焊缝的定义需要人工干涉，自动化程度低，同时计算精度也较低，不可以展望裂纹萌发的详细地点。传统的切口应力采纳实体单元的方式（图7.4），能够对焊接处的构造细节进行描绘。因为切口邻近处单元质量和密度要求很高，所以计算量较大，这限制了其在工程中的宽泛应用.图9切口应力的实体有限元计算14往常焊接板材在有限元中常采纳壳单元表示，而焊缝常用节点交融或刚性拘束的方式，这种模型对焊缝处危险点的局部应力计算是不够。LMS公司经过技术创新，将上述壳单元与实体单元模型联合起来，解决了计算效率和精度之间的矛盾。中切口应力法的优点：受板厚的限制小（0.05～100mm）；模型能够采纳壳单元建模，计算速度快，并且与常用的强度模型和VNH模型能够共用；疲惫计算结果对单元的质量不敏感，这大大降低了有限元的建模工作量；焊缝地点和接头形式可由软件自动辨别（只要将相接的板材放到不一样的单元组里即可），自动化程度高；疲惫计算精度高，同时能够展望裂纹萌发的地点；目前其余疲惫软件，在焊点和焊缝的疲惫剖析方面，各自仅有第一种方法，因此解决方案比较简单.热疲惫剖析环境温度、特别是温度变化将明显影响疲惫。一方面应当将这些因素归入疲惫剖析，另一方面获取考虑这些因素的资料特征是较为昂贵的。此模块供给多级方式来获取精度与效率之间折中。用户能够经过选择从简单的依靠温度的SN曲线和依赖温度的应力-应变特征来求解问题。温度能够采纳不一样的方式来利用。最简单的方法是给单元组指定常值温度场和随时间变化的温度场，温度场也能经过有限元获取，其能够是常值，也能够是瞬态剖析的结果。15疲惫剖析技术方案下列图为LMSVirtual.LabDurability的疲惫剖析构造图：图10疲惫剖析构造图从疲惫剖析构造图中能够看到疲惫剖析的重点三因素为：载荷，资料和几何。疲惫剖析是严格依据上边的构造图进行。怎样获取正确的载荷，资料和几何关于疲劳剖析构造来说至关重要。所以我们能够将疲惫剖析总结为以下几个步骤。第一步----载荷展望载荷能够经过试验测得，也能够经过一些标准工况获取，一般状况下，试验获得的载荷为系统的外面载荷，我们假如要做零件及的疲惫还需要将载荷分解到零件上的内部载荷，这时就需要成立正确的系统运动学模型来进行载荷分解。16图11车辆运动学模型第二步----应力剖析（几何）依据零零件的载荷受力状况，确立相应的有限元求解算法。下列图为零零件一般所受的载荷形式。依据不一样的载荷形式，确立其有限元计算方法。绿色为最常有的有限元求解方法。图12载荷形式分类第三步----选择适合的疲惫剖析方法依据我疲惫剖析的对象及目的，确立合理的疲惫剖析方法，如高低周疲惫，焊点焊缝疲惫或是振动疲惫等。17图13疲惫剖析方法的选择第四步----疲惫资料曲线及疲惫参数设置选择好疲惫剖析方法此后，能够设置剖析对象，对剖析对象进行疲惫资料的设置及疲惫参数设置。此中LMSVirtual.LabDurability中关于资料的设置能够从资料库中选择，也能够自己定义，还可以够经过零件所用金属的抗拉强度和弹性模量自动拟合出资料曲线。关于疲惫参数的设置，软件能够进行GOODMAN均匀应力修正及多项限GOODMAN均匀应力修正。还可以够考虑应力梯度，表面粗拙度，尺寸及温度对疲惫的影响。图14疲惫资料设置方法18图15疲惫参数设置方法第五步----疲惫计算及后办理LMSVirtual.LabDurability的后办理不只能够查察惯例的损害，寿命，安全系数等。还可以够进行危险地点的热门剖析，并对热门进前进一步剖析，如热门处的时域应力应变剖析，载荷贡献量剖析等，便于我们找到疲惫问题的原由，改良设计。图16后办理功能194.1零件级疲惫流程零件级疲惫剖析的流程和上边介绍的疲惫剖析流程大概相同。第一步：成立系统的动力学模型。第二步：将系统的外力经过系统动力学模型分解到零件上的内力。第三步：零件的有限元剖析，一般选择惯性开释并施加单位力计算应力散布。20第四步：选择疲惫剖析方法，一般选择S-N或是E-N方法。第五步：选择剖析对象并设置资料曲线及疲惫参数。21第六步：疲惫剖析及后办理。224.2系统级疲惫流程系统级疲惫剖析的流程以下。第一步：成立系统的动力学模型。第二步：在系统动力学模型上施加界限条件，将关怀的零零件进行柔性化办理。计算系统在设置界限条件下的运动状态。并提拿出零零件上的力。23第三步：切换到疲惫模块，设置疲惫剖析工况，设置资料曲线及疲惫参数。第四步：疲惫剖析及后办理4.3振动疲惫流程LMSVirtual.LabDurability供给了很好的振动疲惫剖析模块，支持简谐振动疲劳和随机振动疲惫。振动疲惫的载荷输入既支持扫频载荷，又支持随机载荷PSD）。同时振动疲惫剖析模块能够很方便的成立鉴于模态的逼迫响应剖析以及随机响应剖析的界限条件，我们能够很方便的驱动nastran求解器进行振动疲惫所一定的有限元剖析。不需要借助前办理软件进行界限条件的设置。我们只要要计算零零件的模态即可。第一步：导入有限元计算的模态结果文件。24第二步：设置模态阻尼。第三步：插入鉴于模态的逼迫响应剖析或随机响应剖析。25第四步：设置频域载荷。第五步：设置激励点和响应点以及载荷的形式。26第六步：插入疲惫求解器，设置振动时间，选择剖析对象。第七步：设置疲惫资料曲线及疲惫参数，进行疲惫仿真剖析及后办理。274.4焊缝疲惫流程LMSVirtual.LabDurability供给了很好的焊缝疲惫剖析模块。包含了构造应力法和缺口应力法，软件能够依占有限元模型自动探测出焊缝的地点和种类以及缺口半径的大小，自动化程度高，且精度也高。下列图是德国第三方机构对几种软件对焊缝疲惫剖析所做的对照。从图中能够看出，LMSVirtual.LabDurability关于焊缝疲劳剖析的精度仍是特别高的。28第一步：成立焊缝的有限元模型，软件支持壳单元与壳单元之间的焊缝，壳单元与实体单元之间的焊缝以及实体与实体单元之间的焊缝。此中前两种焊缝软件可以自动探测出来。关于实体与实体之间的焊缝，需要导入焊缝文件进行焊缝的定义。第二步：计算应力，依据载荷的形式，选择有限元计算方法，计算焊缝模型的应力。近似于零零件疲惫剖析的过程。一般也采纳准静态的方法。第三步：施加载荷。将焊缝有限元模型所受的载荷导入到软件中。第四步：探测焊缝，经过软件能够探测出焊缝的地点，种类和缺口半径大小。29第五步：成立疲惫剖析工况，对不一样缺口半径的焊缝设置其对应的资料曲线及疲惫参数进行疲惫剖析。第六步：后办理。305LMSVirtual.labDurability疲惫模块先进性与特点为了与其余主机厂进行沟通，CAE剖析软件能与Catia平台直接集成，直接合二为一，并且拥有齐备的Catia参数化建模功能。2)鉴于特点树进行几何建模和CAE剖析，支持剖析流程的自动捕获和参数驱动，能够方便的改正输入数据、改正数据输入以后，所有有关剖析结果能够实现自动更新。3)鉴于成熟的疲惫求解器，能够自动检测出重点地点，能够适合于多种工况，包含低周疲惫(应变寿命法)，高周疲惫(应力寿命法)，无穷寿命法(DangVan)，振动疲惫。4)能够扩展到系统级疲惫剖析功能，扩展后能直接将计算出的载荷在同一软件内作用在系统中的柔性体目标上，并且在同一个集成的平台内，与多体剖析、网格区分和模态计算剖析和优化剖析无缝集成，无需在不一样软件之间切换环境。5)振动疲惫为鉴于频域载荷的持久性剖析供给各样必需的功能，功率谱密度能够被用于预计构造损害。6)拥有应力梯度校订的功能，合用于准静态和模态叠加两种应力计算方法，以考虑不共振与共振两种状况。7)与所内现有的测试系统有直接接口如LMSTest.Lab，可直接导入实验所测得模型，载荷等8)与所内现有的有关性剖析CAE软件直接集成，保证疲惫剖析时所成立的CAE模型的正确性不只是能读入主流有限元软件的结果，并且能直接驱动有限元软件，成立剖析工况，计算应力，为疲惫求解做准备10)不单能计算构造表面疲惫，并且能计算构造面下疲惫同时拥有单轴疲惫和多轴疲惫剖析功能软件中能采纳雨流技术，鉴于损害等效的原则进行载荷和模型数据的31减少，提升复杂模型的计算速度13)能够进一步扩展，未来扩展后能进行焊点焊缝的剖析。焊点剖析应当能够采纳鉴于力的LBF方法，也能够采纳鉴于应力的焊点剖析方法；焊缝剖析应当能够采纳鉴于焊缝处名义应力的疲惫剖析方法，也能够采纳鉴于焊趾焊根处局部详尽剖析应力进行疲惫剖析的方法。以上焊点焊缝剖析时，它们各自的两种剖析方法，能进行有效地联合使用。14)在均匀应力修正时，可采纳分段折线的方法。模块配置与功能描绘依据中国北车公司疲惫剖析的需乞降LMS解决方案，建议配置以下表所示的软件模块。软件最新版本模块名称模块代码基本功能套数LMSVirtual.LabVL-基本桌面环境1BasicDesktop（必备模块）LMSVirtual.LabVL-零件疲惫剖析模块1ComponentVirtual.LabR12FatigueDurabilityLMSVirtual.LabVL-焊缝疲惫剖析模块1SeamWeldModelingLMSVirtual.LabVL-振动疲惫剖析模块1VibrationFatigue各模块的详尽描绘以下。Virtual.LabBasicDesktop模块是Virtual.Lab各有限元和疲惫剖析有关功能的基本桌面模块和必备模块，是使用Virtual.LabDurability各功能的基础。它包含基本32的桌面环境，用于有限元和疲惫持久性建模和仿真的多种格式的数据接口，以及基本的前办理建模、后办理画图和动画显示等功能。经过整合CATIAV5的宽泛的参数化和自动化功能，以及LMSVirtual.Lab的多学科环境，它为有限元和疲惫持久性仿真剖析供给了独到的桌面环境。Virtual.LabComponentFatigue零件疲惫剖析模块是Virtual.LabDurability的基本疲惫剖析功能模块，它鉴于LMSFALANCS求解器，该求解器多年来被业界广泛认同，求解大规模问题迅速而精准。Virtual.LabComponentFatigue零件疲惫剖析模块包含鉴于应力－寿命（高周疲惫）、应变－寿命（低周疲惫）、无穷寿命剖析、采纳局部临界平面法的多轴疲惫剖析等多种常用疲惫持久性剖析方法，为机械系统零零件的疲惫剖析供给了全面的解决方案。别的，Virtual.LabComponentFatigue部件疲惫剖析模块能够与Virtual.LabMotion多体动力学刚柔耦合剖析亲密联合形成系统级一体化疲惫剖析解决方案，采纳刚柔耦合剖析的零件应力历程，能够迅速而正确的剖析机械系统零零件疲惫持久性。Virtual.LabSeamWeldModeling为Virtual.LabDurability的焊缝疲惫剖析模块，是焊缝持久性评估方面独一无二的工具。的焊缝剖析能够自动探测不一样薄板直接的连结（保存在单元会合中），并把连结分红几类：对接与沿边焊接、搭接、不一样角度的T型焊接。而后系统使用R1MS这种方法定义局部应力行为。的焊缝剖析兼容传统方法（Eurocode3、IIW等），同时采纳先进的鉴于切口应力的RxMS方法，防止了传统方法对焊缝进行人工分类，进而过多依靠人工经验且精度较差的弊端。振动疲惫模块为鉴于频域载荷的持久性剖析。某些状况下，如：虚构振动台，或风机的风载信号，要求丈量或仿真的时域载荷有相当的长度。在这些状况下鉴于功率谱密度的载荷被用于预计构造损害。337LMSVirtual.lab优异的二次开发功能LMS同意用户进行更多的二次开发，以方便用户进行过程化定制，捕获重复的流程，开发新的常用流程，设计自己所需要的模板，以下列图所示：Auto-reportingAnalysiscasesfoundinImagesfounddocumentinselectedanalysiscaseViews:Double-ClicktoPreview20copyrightLMSInternational-2007疲惫仿真的二次开发界面3435比如，在航空开发流程中，会波及到大批的重复流程，导入载荷的特别文件格式，以进行平台及的仿真和操作，LMS能够让用户方便的开发流程和界面，并方便的引入各样文家格式，将软件成为平台。LMS二次开发的编程界面36用编程开发各样不一样的独到操作方式开发定制化的流程和界面，方便的进行操作37软件对照38394041典型事例9.1LBF轮毂多体疲惫429.2BMW车身与车门疲惫剖析43该项目最后的仿真结果与物理试验符合较好，偏差在2倍左右。449.3BMW5系列转向节疲惫剖析ApplicationcaseDurabilityanalysisoftheknuckleofthe5seriesBMWChassisdurabilityengineering?DurabilityanalysisofasteeringknuckleoftheBMW5series?Simulationoftherigtestusingfiniteelementstressanalysisandfatiguelifeprediction?ComparisonofresultstestandsimulationTheshownprocessofdurabilitysimulationenablescarmanufacturerssuchasBMWtoanalyzenewdesignsas‘virtualprototypes’withtheintenttoperformtestsonphysicalprototypesonlyafternumericaldesignverification.51copyrightLMSInternational-20059.4奔驰加快疲惫开发ApplicationcaseReducingtimetogeneratefatiguetestingbyone-thirdDurabilitychassistestingGeneratingcustomercorrelateddurabilitytestscenariosReproducemeasuredorsynthesizedserviceloadconditionsonISTaxletestrigsAutomateddamagecorrelationbycomparisonoftesttrackandtestrigmeasurements“Ourgoalistoexactlyduplicatetheloadsexperiencedinspecificprovinggroundtestingroutines.Reducingthetimerequiredtogeneratetestingsignalsfromthefivedaystypicallyrequiredinthepasttothreeandahalfdaysnowhelpsmaintainourengineeringworkloadatmanageablelevels.”Hr.BrunoSeufert,SeniorManagerDevelopmentPassengerCars,DaimlerChrysler53copyrightLMSInternational-2005459.5大众转向节疲惫设计ApplicationcaseVolkswagenimprovesdurabilitytestingwithvirtualprototypingtoolsVirtualprototypingasinputtotesting?Optimizephysicaltestset-up?Reducenumberofsimultaneousloads?Acceleratephysicaltestsusingvirtualprototyping