常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件(5)

       在一個(gè)統(tǒng)一的集成環(huán)境中進(jìn)行建模，修改，分析，設(shè)計(jì)優(yōu)化，并查看結(jié)果

       采用平面，立面和自定義視平面進(jìn)行功能強(qiáng)大的3D建模

       開(kāi)始時(shí)有多種自動(dòng)模板來(lái)適應(yīng)不同類(lèi)型的建筑

       面向?qū)ο蟮膶?shí)體單元建模，允許采用較大的單元而不需要在每個(gè)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行劃分

       強(qiáng)大的類(lèi)似CAD的編輯特點(diǎn)

       任何時(shí)候均可以改變使用的單位制

       完全集成的截面設(shè)計(jì)工具允許定義復(fù)雜的截面

       具有最新的靜力、動(dòng)力、線(xiàn)性和非線(xiàn)性分析技術(shù)

       采用美國(guó)、加拿大、歐洲和中國(guó)規(guī)范進(jìn)行完全交互式鋼及混凝土框架設(shè)計(jì)

       采用美國(guó)、加拿大、歐洲和中國(guó)規(guī)范進(jìn)行完全交互式組合梁設(shè)計(jì)

       采用美國(guó)、加拿大、歐洲和中國(guó)規(guī)范進(jìn)行完全交 式剪力墻設(shè)計(jì)

       屏幕直接顯示分析與設(shè)計(jì)結(jié)果

       動(dòng)畫(huà)顯示變形、振型、應(yīng)力輪廓、時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)等結(jié)果

       導(dǎo)入、導(dǎo)出模型到通用文件格式

ANSYS FE_SAFE

       在中國(guó)，由于疲勞耐久性與可靠性不過(guò)關(guān)造成的產(chǎn)品問(wèn)題更是普遍存在，是國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的最重要因素之一。國(guó)際上，每年因結(jié)構(gòu)疲勞的R因，大量產(chǎn)品在其有效壽命期內(nèi)報(bào)廢，由于疲勞破壞而造成的惡性事故也時(shí)有出現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲每年早期斷裂造成的損失達(dá)800億歐元，而美國(guó)每年早期斷裂造成的損失達(dá)1190億美元，其中95%是由于疲勞引起的斷裂。而通過(guò)應(yīng)用疲勞耐久性分析技術(shù)，其中的50%是可以避免的，因此許多企業(yè)將疲勞耐久性定為產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要指標(biāo)。

       在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員在概念或詳細(xì)設(shè)計(jì)階段通常使用簡(jiǎn)單而不真實(shí)的計(jì)算來(lái)估計(jì)產(chǎn)品的壽命，而對(duì)這些估計(jì)壽命的驗(yàn)證通常是通過(guò)一定量物理樣機(jī)的耐久試驗(yàn)得到，不但試驗(yàn)周a長(zhǎng)、耗資巨大，而且許多相關(guān)參數(shù)與失效的定量關(guān)系也不可能在試驗(yàn)中得出，試驗(yàn)結(jié)論還可能受許多偶然因素的影響。因此對(duì)于產(chǎn)品疲勞壽命的仿真分析方法越來(lái)越受到產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的關(guān)注。

       ANSYS FE-SAFE是美國(guó)ANSYS公司與英國(guó)安全技術(shù)公司（SAFE TECHNOLOGY LIMITED）緊密合作的產(chǎn)品，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞耐久性分析的專(zhuān)用軟件。在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，每年投資數(shù)百萬(wàn)美元用于研發(fā)，并進(jìn)行了大量的材料參數(shù)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際結(jié)構(gòu)件的試驗(yàn)驗(yàn)證。

       在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段使用ANSYS FE-SAFE，可在物理樣機(jī)制造之前進(jìn)行疲勞分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，真實(shí)地預(yù)測(cè)產(chǎn)品的壽命，實(shí)現(xiàn)等壽命周期設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)階段的耐久性分析可以顯著縮短產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間1提高產(chǎn)品可靠性，極大地降低制造物理樣機(jī)和進(jìn)行耐久性試驗(yàn)所帶來(lái)的巨額研發(fā)費(fèi)用。ANSYS FE-SAFE耐久性分析技術(shù)可廣1應(yīng)用于從空間站、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)到汽車(chē)、火車(chē)；從空調(diào)、洗衣機(jī)等家電產(chǎn)品到電子通訊系統(tǒng)；從艦船到石化設(shè)備；從內(nèi)燃機(jī)、核能、電站設(shè)備到通用機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域。

疲勞破壞的概念

       當(dāng)材料或結(jié)構(gòu)受到多次重復(fù)變化的載荷作用后，在應(yīng)力值雖然始終沒(méi)有超過(guò)材料的強(qiáng)度極限，甚至比彈性極限還低的情況下就可能發(fā)生破壞。這種在交變載荷持續(xù)作用下材料或結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象，就叫做疲勞破壞。

疲勞破壞的特征

       材料力學(xué)是根據(jù)靜力試驗(yàn)來(lái)確定材料的機(jī)械性能（比如彈性極限、屈服極限、強(qiáng)度極限）的，這些機(jī)械性能沒(méi)有充分反映材料在交變載荷作用下的特性。因此，在交變載荷作用下工作的零件和構(gòu)件，如果還是按靜載荷去設(shè)計(jì)，在使用過(guò)程中往往就會(huì)發(fā)生突如其來(lái)的破壞。

疲勞破壞與傳統(tǒng)靜力破壞的本質(zhì)區(qū)別

       靜力破壞是一次最大載荷作用下的破壞；疲勞破壞是多次反復(fù)載荷作用下產(chǎn)生的破壞，它不是短期內(nèi)發(fā)生的。當(dāng)靜應(yīng)力小于屈服極限或強(qiáng)度極限時(shí)，不會(huì)發(fā)生靜力破壞；而交變應(yīng)力在遠(yuǎn)小于靜強(qiáng)度極限，甚至小于屈服極限的情況下，疲勞破壞就可能發(fā)生。

靜力破壞通常有明顯的塑性變形產(chǎn)生；疲勞破壞通:沒(méi)有外在宏觀的顯著塑性變形跡象，即便是塑性良好的金屬，其疲勞破壞形式也象脆性破壞一樣，事先不易覺(jué)察出來(lái)，這表明疲勞破壞具有更大的危險(xiǎn)性。

       在靜力破壞的斷口上，通常只呈現(xiàn)粗粒狀或纖維狀特征；而在疲勞破壞的斷口上，總是呈現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域特征，一部分是平滑的，另一部分是粗粒狀或纖維狀。因?yàn)槠谄茐膒，首先在某一點(diǎn)（通常接近構(gòu)件表面）產(chǎn)生微小的裂紋，其起點(diǎn)叫"疲勞源"，而裂紋從疲勞源開(kāi)始，逐漸向四周擴(kuò)展。由于反復(fù)變形，裂開(kāi)的兩個(gè)面時(shí)而擠緊，時(shí)而松開(kāi)，這樣反復(fù)摩擦，形成一個(gè)平滑區(qū)域。在交變載荷繼續(xù)作用下，裂紋逐漸擴(kuò)展，承載面積逐漸減少，當(dāng)減少到材料或構(gòu)件的靜強(qiáng)度不足時(shí)，就會(huì)在某一載荷作用下突然斷裂，其斷裂面呈粗粒狀或纖維狀。

       靜力破壞的抗力主要取決于材料本身；而疲勞破壞的抗力與材料的組成、構(gòu)件的形狀或尺寸、表面加工狀況、使用條件以及外部工作環(huán)境都有關(guān)系。

ANSYS FE-SAFE概述

       ANSYS FE-SAFE由用戶(hù)界面、材料數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、疲勞分析程序和信號(hào)處理程序組成。ANSYS FE-SAFE讀取有限元分析計(jì)算出的單位載荷或?qū)嶋H工作載荷下的彈性應(yīng)力，然后根據(jù)實(shí)際載荷工況和交變載荷形式將結(jié)果比例迭加以產(chǎn)生工作應(yīng)力時(shí)間歷程；也可換算成特定類(lèi)型載荷作用下的彈塑性應(yīng)力。

材料數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

       ANSYS FE-SAFE提供了一個(gè)全面的材料疲勞特性數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，含有上百種常用的鋼、鋁合金材料的疲勞數(shù)據(jù)，用戶(hù)也可以根據(jù)需要擴(kuò)充和修改該數(shù)據(jù)庫(kù)。

       用戶(hù)可以查訊數(shù)據(jù)庫(kù)，如列出所有的鋁合金，也可以輸入新材料。

       如果有主數(shù)據(jù)庫(kù)和用戶(hù)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都可以訪(fǎng)問(wèn)；系統(tǒng)管理員可以將主數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定為只讀，以防止用戶(hù)對(duì)主數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。