5.0-CP_轮毂结构疲劳.ppt

轮毂结构强度及疲劳寿命分析 曹鹏 高级应用工程师 安世亚太科技（北京）有限公司 轮毂结构及疲劳分析概述 前处理 求解 后处理 轮毂模型一般从CAD获得，因此模型处理可采用ANSYS Workbench 疲劳分析（FE-Safe） 接触定义可在Workbench与ANSYS中进行 加载、求解利用ANSYS经典环境 分析流程 轮毂结构及疲劳分析概述 结构分析 模型简化 网格划分 接触与多点约束（MPC） 载荷与约束 后处理 前处理—— 模型处理（Workbench） 轮毂整体结构强度分析时，可以暂时省略连接孔洞等细节。会在局部细节分析时体现出来。 为了保证计算的准确性，轮毂的所有可能影响结果的特征（倒角）尽量保留。 倒角 前处理—— 模型处理（Workbench） 轮毂所受载荷及约束由叶片和主轴传到轮毂上。如果直接在轮毂上施加，会影响应力结果的可靠性，因此需要引入假体。 叶片假体：施加载荷（MPC） 主轴假体：施加约束 假体 前处理—— 网格划分（Workbench） 轮毂采用10节点四面体单元进行网格划分。 肩部位置应力梯度较大，因此需要局部进行网格加密，提高结果精度。 网格细分 加载、求解—— 载荷与约束 主轴端部固定约束 此步骤需要将模型导入经典ANSYS进行 固定约束 后处理 结构计算结果 疲劳分析（FE-Safe） 前处理 求解 后处理 轮毂模型一般从CAD获得，因此模型处理可采用ANSYS Workbench 疲劳分析 接触定义可在Workbench与ANSYS中进行 加载、求解利用ANSYS经典环境 分析流程 疲劳分析（FE-Safe） 疲劳破坏 —— 在较低水平的往复载荷循环作用下发生的破坏 疲劳的分类 按载荷水平分类 应力（高周）疲劳 应变（低周）疲劳 在应力状态类型分类 单轴疲劳 多轴疲劳 轮毂的疲劳属于高周多轴疲劳 疲劳分析（FE-Safe） 本算例采用高级疲劳分析软件FE-Safe进行疲劳分析。 基于有限元分析的疲劳分析功能 丰富的单轴、多轴疲劳算法 应力、应变疲劳算法 丰富的材料库 灵活多样的载荷谱定义方式 高级疲劳分析功能 疲劳分析（FE-Safe） 疲劳分析流程 FE-Safe中疲劳载荷谱是通过有限元静力解+载荷历程构成 有限元静力解：前面结构分析已算出 载荷历程：载荷计算软件得到 每个节点就形成了一个载荷谱，FE-Safe会对于每个节点计算疲劳结果，并能够将结果写入结果文件，利用有限元软件进行后处理 获得 载荷谱 定义材料 属性 定义求解控制并求解 疲劳分析（FE-Safe） 载荷历程 材料定义 有限元静力解 输出窗口 载荷谱定义及求解控制 疲劳分析（FE-Safe） 载荷计算软件可以算出三个叶片根部的18个载荷序列Fxi, Fyi, Fzi, Mxi, Myi, Mzi (i=1,2,3) ，如文件所示 每一列代表某叶根处对应载荷分量的历程 Fx1 Fy1 Fz1 Mx1 My1 Mz1 疲劳分析（FE-Safe） 将18个有限元静力分析工况导入FE-Safe 1 2 读入ANSYS结果文件 疲劳分析（FE-Safe） 3 4 5 选择要读入的物理量 选择与有限元分析匹配的单位制 查看结果的内容 疲劳分析（FE-Safe） 定义/导入载荷谱。 选中第1个载荷历程和第一个有限元静力解 选择A LOAD*Dataset 依次加入18个载荷谱 疲劳分析（FE-Safe） 载荷谱可以进行缩放 加入缩放因子1e-5 除可以引入缩放因子外，还可引入重复数（repeats）的概念，即此典型段载荷谱的重复次数 疲劳分析（FE-Safe） 设置材料属性 分析算法 只分析轮毂 疲劳分析（FE-Safe） 设置输出控制 求解 疲劳分析（FE-Safe） 将结果导入ANSYS进行后处理 Thanks