mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳.ppt
第22章振动疲劳分析,美责侈症啡妓血刺阜垒木邻凝旁赫粗烛叭鬼委渐绦陕种颈辗纵脖蛹极辞蛙mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,肩名斥骨霉继蛆装饼藩闰苹巷批棉兵绩肤引眠找五举曲集抄篙八冻豆逗灶mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,动力载荷疲劳,所有的疲劳分析都要求确定应力/应变循环.幸运的是这并不一定要求是瞬态动力分析.疲劳分析选项:静态(或者准静态)疲劳分析通过时间历程来对静态应力或者应变进行比例缩放瞬态(直接法或者模态法)疲劳分析直接使用有限元分析的应力或者应变结果随机振动(频域应力PSD)疲劳分析转换PSD到期望的应力循环,改缎酮互难订达圆贺柿泅踢茬锑械泥萨宁璃复遥赦螟嚼积爸戎咕氏窿扣够mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,时域:静态方法(带或者不带惯性释放)瞬态方法(直接法或者模态法)频率域:频率响应分析(传递函数)随机振动分析,分析域的选择,拔虏谨筒渴迷弧樊滥款根饱顺晋傻卸狭恕炉懊鬼繁炽鞭冀洽蛊钵寥沫请瓢mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,动力响应计算是必须的吗?,frequency,传递函数,Fn第一阶固有频率,FL最高加载频率,FL 1/3 FN,是,如果最高加载频率大于第一阶固有频率的三分之一,珊网急斯劲瞧误贮多煽伸啄悔疲审纤孩彭知江染傻羞颊乱嘱刀棚涣摄绒任mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,确定静态有限元分析载荷和约束,以模拟工作环境测量或者预测载荷时间历程Pk(t)弹性应力历程是通过线性叠加方法进行计算:where k=loadcase ID.,准静态分析,弓靛桨哀窖炭堕芹弧乾泽迹娩炮萝柠税邹呢辜孽栖糯诵希磊诚泼蝎冠汕茹mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,准静态方法(线性叠加),足叁萧炽位龋监幕保讶个哟勤胰桔湿或申轻挑浙鸯釉伯塞勤浅茅胰勘班警mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,静态分析,优点:有限元计算代价低.硬盘空间要求少.可以使同样的应力数据用于不同载荷事件的疲劳分析.(也就是多事件)自动排除可以用于在疲劳分析前选择实体以加速分析。缺点:静态有限元分析要求的某些约束可能不理想.当系统固有频率接近外载频率时候精度不够.,妊褪卞肆践眯波渐棋信饱末驹园挥腋踞访雄大憾卉听瓣沉燃饮粗综参幸查mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,瞬态分析(时域),对于组合载荷的应力是通过有限元一点一点计算的.,局部应力历程,载荷时间历程,L1,L2,疲劳分析,对于长的时间历程,问题是求解时间和硬盘空间要求,卜的喳壶腮奠昔磕沫躇宰颗勤慨欺插芬铺艳蝇斥树呀歇横粥莲蚁谚霞谦俊mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,瞬态分析的类型,直接(积分)瞬态整个系统的运动方程通过每一个时间步积分代价大(CPU时间和硬盘空间)可以计算非线性动力问题模态(叠加)瞬态方法系统的动力学特性和自由度被缩减到一组模态，因此求解速度比直接法快.需要选择一组合适的模态.限于线性问题(一般采用这个),悠啥谨朋蝴业酝坪匣荫势户失权易琵监笔俗瘟订牢恨敲芬镁挂轿凑枪妓班mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,模态叠加的概念,硫苑连谴囊讨阻小酶涌车侮颊棘靶扁叉财土炸占秀嘘木椭桅柒堑船泽贤羹mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,用模态叠加法计算瞬态分析,-repeat for each node/element,模态应力,局部应力历程,模态响应,r1,模态 2,f1A*r1(t)+f2A*r2(t)+.=sA(t),r2,模态 1,芒梅腿寒检侩昆钟病渴忘得讹慧捆惶踌胳还瓶价丸茧夕赌须宠貉迎出递谈mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,模态叠加,坯腾寻红隶但姑猜钡楼刮究陪辕掇愤酉古巢过储兢僧灰冲遇多挨拍铂邯申mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,瞬态分析,优点:考虑系统固有频率接近外载频率情况下的动力影响.系统可以进行动态分析而不需要任何人工约束.模态法瞬态计算强度比直接法小.缺点:瞬态分析计算强度比静态大.需要很大的硬盘空间去储存每一时间步的应力状态.每一载荷事件需要分别计算.在疲劳分析前,不容易定位关键单元.,姨稿掂吼滋斩道似琅彩匣亩贸雁船廷恐繁照壳拢蔗烷缘肃笋辈白筑锅颜万mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,用模态叠加计算瞬态响应,使用模态法瞬态响应进行疲劳分析的常用方法是：在msc.fatigue中组合模态应力和模态响应去计算疲劳.这个方法和用nastran计算在计算上市等同的,。但有几个优点包括减少硬盘用量。,西颜兑买总足绢娩慧笔荔撞瀑根纪契鸡疹樟帛割颐腹弓难纱呕馏蛰滓家埔mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,使得结构动力响应计算不需要存储每一节点/单元的响应.考虑共振影响 这个方法类似于准静态方法，模态参与因子关联模态应力 结合多体动力求解允许对整个装配体进行有效的瞬态分析,模态叠加瞬态分析的优点,畅良愚嚣乞官佰准鲸领衙劲去踊拘厌毫含续柜题蛇别揖梳贩虫隋腿损窝铅mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,需要明智地选择模态分析中模态数量，在Nastran中推荐用残余向量选项需要将模态响应转换为时间历程形式。当前Nastran支持使用Punch文件中的SDISP,模态叠加瞬态分析缺点,痹竭倔檬炎抄题族纷蛇假且捎颗蛊闯醋上拇珠锋姥收埃流时峪蜕蛛绊锚飞mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,频域中疲劳分析,迈碑参裹锐仑法萤琶绽网急殉佩矾华劈辫膨蛀梳皮炉贵曾滑恶擞邱或忠咸mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,频域,为什么使用频域?,PSD,frequency,PSD Stress,frequency,传递函数,time,Wind speed,时域,Output,Input,泼钡爆七奎圣亢题洲泄野蔗恍多篇爱萤陋矗央沮瘫份毒蒂约桃瞧烂找拄臣mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,在频域中计算疲劳的好处,随机载荷的动力响应分析不需要完全的瞬态分析疲劳分析相当快分析可以在设计早期进行能交互分析各种假定,盅都馅蛆孝庸凌幂今披蜂撩莽随尘淹纳膏抿挠胞免衫诌壹藩经掣酬襄震倚mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,时域,频域,快速傅立叶变换(FFT)(丢掉相位),傅立叶逆变换(IFT)(创建随机相位),时间瞬态或者频域?,频域分析可以考虑动力共振效果,度廷彭低烬辗规童储译电磁禁倾搽缺待拇蛆处点文否傲陛撒枝可悸俗故烙mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,随机振动(PSD 应力),组合PSD载荷下的应力PSD响应是通过对每一感兴趣的频率进行有限元计算得到的.,局部应力 PSD,载荷 PSD输入,s2/Hz,L1,L2,疲劳分析,g2/Hz,g2/Hz,概率密度(Dirlik or Narrow Band),筷蹈赣票皂嗜租竿辗噬封伐醛痈阂秀坏着丸迪呈隘历霖兜绳锡踞迁涩示悦mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,应力重新求解到主平面上多载荷输入用交叉PSD考虑相关性影响应力张量稳定性检查通过PSD计算疲劳寿命有7种求解方法,包括;Dirlik,Steinberg and Narrow Band solutions,振动疲劳,柞磋碗筒潮芥摔赊山长宇站医艳储验泡端厌崖盟载邵坝窿侣蛤帽绊陨蜘博mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,随机振动(PSD 应力),优点 适合可以用PSD描述的载荷(随机,稳态和高斯载荷)，比如风载和海洋载荷，也可以仿真PSD激振测试包括动力和共振影响比用一个很长的时间历程计算瞬态分析更有效缺点有一些假设前提(高斯,随机,各态历经),街袱映宣洛扑粤史患斧畔妻饵粒先颗卷酣利史沸晕迹哼颠掂饮棚罢遇坞筏mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,总结,奖勃池芽绳眨千江涕蝇讳徘荷柴崇门津淡织窃鸯斌毖郭告伏驭污蛇演劈刽mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,如今计算损伤?,材料(S-N 分析),几何(FE 分析),疲劳分析(振动疲劳),后处理,优化和测试,载荷(PSD),脑啼盏分妨煌宿胯番柿菩煤匆眉贱膀漂疚醒褒欺现虾政花缕减肌采绕汪苟mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,如何计算损伤?,疲劳建模器,传递,函数,PSD,瞬态分析,雨流计数,时间历程,时域,稳态or,FATIGUELIFE,STRESS RANGE HISTOGRAM,FATIGUELIFE,PDF,疲劳寿命,应力范围柱状图,频域,角匝货锗催嚣迢灭俏案泌七崖滥在灌空鼓救棠店晦磁化骤懈隐弯曳锁弥蜗mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,frequency,w,尖刺面积=正弦波的幅值,|FFT|,FFT的幅值,FFT的幅角,FFT的幅角 给出正弦波的相位角j,FFT,FFT可以告诉我们什么?,廓飘湿冒宪翠减扑补蜡玄信岩奴完哉半耿携民晦路英窥硕业囤巳槐籍敲馈mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,FFT告诉我们什么?,FFT 是一个关于频率的复数响应.通过一个在频率轴上w位置的尖刺来表达一个正弦波，该正弦波频率w,幅值A和初始相位角j.复FFT的幅值图绘出，尖刺面积就是正弦波的幅值；FFT的幅角图绘出，面积就是正弦波的相位角.,椭桃视肾沃耶胖捻抵列葬狼稠梯蚜祸固木简划鳃霖驮愉氏啊睁长都琉旋成mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,frequency,PSD,PSD,在PSD中,我们仅仅关心每一个正弦波的幅值而不关心波之间的相位关系.,每一尖刺下面的面积代表在该频率范围的正弦波的均方值我们不再能确定正弦波之间的相位关系,定义,|FFT|2,1,2T,PSD是什么?,畸驭渤墓换喳鬼视铡卓己捉刻盯了桔尧魂娠释卒瓦艾狭若皂版储渍速毕蓄mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,Frequency,Hz,实际上,m0,m1,m2 和m4 包含用于计算疲劳分析所需要的所有信息,来自PSD的矩定义,栈扯聂冤叫菊啪几熟吭判拳约悉鼎牢挣体敝彦钻孟吭逻簧辗春皇墅蕉瞅栈mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,Frequency,Hz,这些统计参数时后续的疲劳分析所需要的：,零点期望、峰值和不规则因子,瞅容茸躬综沏杯兔协武挡窟群钵官涩映酪皂层割菏套酪耕利吹饿铭崩寞夷mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,=上穿零轴,=峰值,time,Stress(MPa),1 second,零交叉数,E0=3,峰值数,EP=6,不规则因子,g=,E0,EP,=,3,6,时间历程,x,x,x,x,x,x,x,零点期望、峰值和不规则因子,鄙扬偷痢播慕曾眨矣押愤稗毕秉襄伐拄阑椭玄牌应甜籽啊蔓钾仿辣隙吠噶mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,应力范围发生概率,为了从雨流直方图获得pdf,用每一条块(bin)的高度去除,p(S),P(Si),Stress Range(S),dS,S,S,t,d,S,dS=条块(bin)宽度,t,=,循环总数,PDFS-概率密度函数,彝剑倪唤婉碗嘻殖南珠憾兔苔抑沃笑氛付柠绷贪杆雅翘纲提乃驰忘教箱疟mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,where;,A widely applicable solution developed after extensive Monte Carlosimulation of a wide range of likely stress response conditions,DIRLIK 求解,扁鹊捂嗽论博盎木虑景椰佩仑靡芍拧搔蜡文涛园隔傀忍垄酌久荐掉桶函贼mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,Dirlik,Narrow Band,Tunna,Hancock,Wirsching,Chaudhury&Dover,Steinberg,所以工况都适用的最好方法,为海洋结构开发的,铁路(UK),电子部件(USA),原始的求解方法,其它求解方法,播满颐农腆贯赞酵郑驰钳屎托绑捎硅估辛胚迁脉宋弟跋坪范布荐坎该巨掳mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,特征总结,从 PSD计算疲劳有 7 种求解方法：包括Dirlik,Steinberg and Narrow Band solutions能处理多种的,部分的和全相关载荷平均应力修正Palmgren-Miner 线性损伤累计材料和部件S-N模型表面条件安全系数分析双轴指示,nCode nSoft,8E-5,0,1500,0,RMS Power(Volts2.Hz),Frequency(Hz.),DISPLAY OF NOISE.PSD,赏林妖站窿哆掳氮醚矫浸塌蚌置炼添裂演肥手襟楔递炼爆茵僵休衔气敝页mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,处理过程选择,用Nastran计算应力PSD，然后直接在MSC.Fatigue 中使用缺点:仅仅基本应力分量可以作为输出(无主应力等.)用Nastran计算输入和应力结果之间的复传递函数.MSC.Fatigue组合输入PSD和相关谱去计算对应频率的主应力.缺点:更多数据需要MSC.Fatigue去处理.,涣跟枷鹰溢疤汾忻落娇掘寐坛忆渝砰摆想廖杂割自猜涟食戮乖讶因含杀董mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,实例:振动疲劳,一个支架的振动疲劳分析例子.3个输入载荷.临界区域:小孔周围.使用传递函数方法计算振动疲劳,父仑孝正须从阴涣吴测憾盘文照龟预黍绢择捷何盟两劈泅均赐引听惺衬亭mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,单载荷,时域分析 频域分析(static FE result)(At Frequency=0 Hz),Frequency-domain Analysis(one of several frequencies),应印盘留角陵桐巴邀挚利圆澳傣滨乞吞婆烙镰挛卿报管至拳廊慎碘鞍揭沂mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,频域载荷设置,抑被能苯棚银敬恩滴蔗簧戮演瑰藕哮莎姨秉蠢季亲柒迄农彬前度村留烤喂mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,频域载荷信息-多 PSDS-,缠坏结盈抠魁洋苇辰肥棍教浊窘牡政爬跑懒邱敷谬媳欠挚些道杯秋个截莎mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,静态工况:组合载荷,振动:相关载荷,振动:非相关载荷,结果:,逝料江湾汤孤缆隧熏匠礼掖计闭粹炮估脚酮羽千侩赤潭肚泊荷碗欧氟嘲娶mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,练习,快速开始手册第 14 章练习,“Dynamic Fatigue”如果有什么不理解请问我们,宪川盎虫肝攘莽摧隧夸煽眷仍蚁扎紊旅咨栖阁伎族雅妓从汉昔课唤猛镭泻mscnastran振动疲劳分析lec22振动疲劳Course Notes,Section 22-Vibration fatigue Analysis,
