ANSYS FE SAFE简介.doc

产品投放市场后,如果在耐久性方面出现问题将会造成许多新产品失去竞争力,给企业带来巨大的经济损失,同时又使企业形象蒙受巨大的负面影响。在中国,由于疲劳耐久性与可靠性不过关造成的产品问题更是普遍存在,是国产产品缺乏国际竞争力的最重要因素之一。国际上,每年因结构疲劳的原因,大量产品在其有效寿命期内报废,由于疲劳破坏而造成的恶性事故也时有出现。据统计,欧洲每年早期断裂造成的损失达800亿欧元,而美国每年早期断裂造成的损失达1190亿美元,其中95%是由于疲劳引起的断裂。而通过应用疲劳耐久性分析技术,其中的50%是可以避免的,因此许多企业将疲劳耐久性定为产品质量控制的重要指标。在传统的设计过程中,设计人员在概念或详细设计阶段通常使用简单而不真实的计算来估计产品的寿命,而对这些估计寿命的验证通常是通过一定量物理样机的耐久试验得到,不但试验周期长、耗资巨大,而且许多相关参数与失效的定量关系也不可能在试验中得出,试验结论还可能受许多偶然因素的影响。因此对于产品疲劳寿命的仿真分析方法越来越受到产品设计人员的关注。ANSYSFE-SAFE是美国ANSYS公司与英国安全技术公司(SAFETECHNOLOGYLIMITED)紧密合作的产品,是进行结构疲劳耐久性分析的专用软件。在软件开发过程中,每年投资数百万美元用于研发,并进行了大量的材料参数实验和实际结构件的试验验证。在产品设计阶段使用ANSYSFE-SAFE,可在物理样机制造之前进行疲劳分析和优化设计,真实地预测产品的寿命,实现等寿命周期设计。设计阶段的耐久性分析可以显著缩短产品推向市场的时间、提高产品可靠性,极大地降低制造物理样机和进行耐久性试验所带来的巨额研发费用。ANSYSFE-SAFE耐久性分析技术可广泛应用于从空间站、飞机发动机到汽车、火车;从空调、洗衣机等家电产品到电子通讯系统;从舰船到石化设备;从内燃机、核能、电站设备到通用机械等各个领域。疲劳分析及概念>疲劳破坏的概念当材料或结构受到多次重复变化的载荷作用后,在应力值虽然始终没有超过材料的强度极限,甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏。这种在交变载荷持续作用下材料或结构的破坏现象,就叫做疲劳破坏。>疲劳破坏的特征材料力学是根据静力试验来确定材料的机械性能(比如弹性极限、屈服极限、强度极限)的,这些机械性能没有充分反映材料在交变载荷作用下的特性。因此,在交变载荷作用下工作的零件和构件,如果还是按静载荷去设计,在使用过程中往往就会发生突如其来的破坏。>疲劳破坏与传统静力破坏的本质区别*静力破坏是一次最大载荷作用下的破坏;疲劳破坏是多次反复载荷作用下产生的破坏,它不是短期内发生的。*当静应力小于屈服极限或强度极限时,不会发生静力破坏;而交变应力在远小于静强度极限,甚至小于屈服极限的情况下,疲劳破坏就可能发生。*静力破坏通常有明显的塑性变形产生;疲劳破坏通常没有外在宏观的显著塑性变形迹象,即便是塑性良好的金属,其疲劳破坏形式也象脆性破坏一样,事先不易觉察出来,这表明疲劳破坏具有更大的危险性。*在静力破坏的断口上,通常只呈现粗粒状或纤维状特征;而在疲劳破坏的断口上,总是呈现两个区域特征,一部分是平滑的,另一部分是粗粒状或纤维状。因为疲劳破坏时,首先在某一点(通常接近构件表面)产生微小的裂纹,其起点叫"疲劳源",而裂纹从疲劳源开始,逐渐向四周扩展。由于反复变形,裂