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常用结构疲劳分析软件的对比.doc
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2022-11-16
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常用结构疲劳分析软件的对比
结构的疲劳破坏是其主要的失效形式,结构的疲劳强度和疲劳寿命是进行结
构抗疲劳设计、强度校核的重要内容。随着计算机技术和有限元技术的发展,结
构疲劳分析方法在各个行业得到了广泛的应用,出现了多种疲劳分析软件。常见
的有:FE-Fatigue、FE-safe、MSC-Fatigue、Nsoft 系列和 WinLIFE 软件。这些
软件分别由不同的公司推出,其中 FE-Fatigue 和 Nsoft 软件是由英国的 Ncode
公司推出的;MSC-Fatigue 软件是由 Ncode 和 MSC 公司合作开发的疲劳分析软件;
FE-safe 软件是由英国的 Safe Technology 公司开发的;WinLIFE 软件是由德国
的 Steinbeis TZ 交通中心开发的。从以上可以看出,可以认为目前疲劳分析软
件主要提供商是 Nsoft 公司、Safe Technology 公司和 Steinbeis TZ 交通中心
这三个单位。所以,我们把对比的对象选择为这三家单位的最新推出的疲劳软件,
分别为:Ncode ICE filow 系列的 glyphwork、FE-safe 版和 WinLIFE 版。6 P$
s) p }: N
疲劳分析软件之间的差异主要表现在五个方面:操作、接口、可视化、功能
和价钱。/ g2 y' H/ g# i" _# s 疲劳分析软件一般作为有限元软件的后处理
来进行结构的疲劳分析,需要把有限元的结果文件导入进行分析,和目前广泛使
用的用限元软件的良好匹配是很重要的;疲劳分析软件是否能为工程师提供满意
的解决实际问题的工具是一个十分关心的问题。所以在这里主要对比的内容是:
接口和功能部分。操作和可视化也有所提及。至于价钱不在分析的范围之内。
1、三种软件接口的比较) M0 j7 U1 M, r8
Nsoft 软件的接口在 Nsoft 软件中,可以直接将有限元元软件的计算结果直接
倒入到软件中,并能直接读出模型的材料和单元分组、以及应力的信息。并可以
将导入的文件显示出来。9 v2 N0 I7 N+ [' _
Nsoft 软件中,可以直接导入的有限元软件及文件格式如下:
Patran/nastran 的文件形式.op2
I-DEAS 的文件形式.unv' v0 n: c# q6 C5
ANSYS 的文件形式.rst9 T: M" R: \. x! I! @' v. X、
Pro/Mechanica 的文件形式.neu- \9 j2 X1 g4 B j& w2 A
ABAQUS 的文件形式.fil# z
FE-safe 软件的接口
FE-safe 软件可以直接读入有限元软件的分析数据,例如应力、应变和温度
等。可以直接读入的软件的结果文件格式如下:
ABAQUS 软件的格式为:.fil 文件、.ode 文件
ANSYS 软件的格式为:.rst 文件 0 w! V% m0 r4 Y- [
NASTRAN 软件的格式为:.f06 文件、.op2 文件
Pro/Engineer 软件的格式为:.s01 文件、s02 文件等文件(应力).d01 文
件 (温度)4 ~7 M& o, h( O1 r;
SDRC I-DEAS 软件的格式为:.unv 文件
WinLIFE 软件的接口
WinLIFE 软件的合作者是 NASTRAN NASTRAN4 Windows)和 NE/NASTRAN。这两
个软件是采用 FEMAP 作为前处理和后处理的。这就决定了 WinLIFE 所能识别的数
据的结构。其他有限元程序如果使用了 FEMAP,都可和 WinLIFE 进行连接,不存
在任何问题。:
WinLIFE 版软件提供了和 NASTRAN 软件、SDRC I-DEAS 软件的文件交换界面。
但在该软件的使用手册中只提供了和 NASTRAN 软件之间交互界面的安装。1 U# ~)
j, `( C+ {2 Z&
在 NASTRAN 软件中安装 WinLIFE-menu,将 NASTRAN 软件的有限元结果输出
为 WinLIFE 的输入文件*.LST。在这个输入文件中包含了节点的编号和节点的应
力。
小结/ d4 j4 a n$ N# N8 p9 R3
从以上的内容可以看出,前两个软件和其他通用有限元软件的可以实现广泛
的匹配使用,并且可以直接使用有限元软件的计算结果文件,可以在计算过程中
实现自动搜索疲劳热点部位和每一单元或节点的损伤,并实现疲劳计算结果的可
视化。第三个软件只能实现和 Patran/Nastran 的文件互换,需要人为动手实现
有限元计算结果的导出。这对于软件的广泛应用将是不利的。
2 功能的比较
材料数据库的比较 7 N, } M1 H% D O* ]' z( |# V
高质量的材料数据是进行疲劳计算的根本保证。所以,各个疲劳软件都提供了强
大的材料数据库。- A' G/ M' Z {6 ]6 Z) Y
2.1.1 nsoft 软件的材料数据库在 nsoft 软件中包含 150 种钢和铝合金的材料数
据。这些数据包含的内容有:一般信息、单调拉伸数据、应变寿命和应力寿命数
据、断裂力学数据和多轴疲劳的的数据。并且有专门的数据管理系统 mdm,可以
进行数据的加载、编辑、创建、删除以及绘图等的操作。
2.1.2 FE-safe 软件的材料数据库提供了常用材料钢、铝合金、体合金的疲劳性
能数据。材料数据是根据其主要的使用环境来管理的。主要包含的材料疲劳性能
有:一般数据信息、材料的说明、应变寿命曲线数据、稳态循环应力应变曲线、
应力寿命曲线、失效概率、蠕变等的数据。对于这些数据同样可以进行编辑、绘
图等的操作。5
可以进行材料参考文件的链接。例如一个材料测试报告,通过设定路径可以
建立链接来使用这些数据。并且可以建立网络链接。2.1.3 WinLIFE 软件的材料
数据库对于 WinLIFE 材料数据库的使用,需要安装 Borland 数据库引擎。材料数
据库的内容包括:材料的描述、单调拉伸性能、循环性能、循环测试环境、化学
成分。可以将测试的材料数据导入到软件中。也可以进行绘图、编辑等操作。
2.1.4 小结从材料数据库方面来看,这三个软件中的前两个软件无论是在疲劳数
据的管理还是包含的材料信息方面都比最后一个软件要强。但前两个软件是由英
国推出的、最后一个软件是由德国推出的,所使用的材料的牌号都是本国的或是
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