快速学会一项分析-EN(应变寿命)法疲劳分析-OS-T:1350
在开始之前，请将本教程中使用的文件复到您的工作目录。
<a href="<a href="
应选择E-N（应变- 寿命）方法来预测在给定循环载荷下发生塑性应变时的疲劳寿命。S-N（应力- 寿命）方法不适用于塑性应变在疲劳行为中起核心作用的低周疲劳。
如果S-N分析表明疲劳寿命小于10,000 次循环，则表明E-N方法可能是更好的选择。E-N方法虽然在计算上比S-N更昂贵，但也应该对高周疲劳给出合理的估计。
图1.S-N曲线上的低周和高周区域由于E-N理论处理单轴应变，因此需要将应变分量分解为每个计算点、每个时间步长的一个组合值，然后用作施加在E-N曲线上的等效标称应变（图2）。
图2.应变-寿命曲线
在OptiStruct中，可以使用各种应变组合类型，默认为绝对最大主应变。一般来说，对于脆性材料，建议使用绝对最大主染色，而对于延展性材料，建议使用符号von Mises应变。已签名参数上的符号取自Maximum Absolute Principal值的符号。
图3.疲劳分析流程图
疲劳定义的三个方面是疲劳材料属性、疲劳参数以及载荷序列和事件定义。
FATDEF：定义将用于疲劳分析的单元和关联的疲劳属性。
PFAT：定义Element的表面处理、处理、层和疲劳强度折减系数。
MATFAT：定义疲劳分析的材料属性。这些特性应从材料的E-N曲线中获得（图2）。E-N曲线通常是通过镜面抛光试样的完全反向弯曲获得的。
·疲劳参数
图4.平均应力校正
FATPARM：定义疲劳分析的参数。这些方法包括应力组合法、平均应力校正法（图4）、雨流参数和应力单位。
·疲劳序列和事件定义
图5.加载时间历程记录
FATSEQ：定义疲劳分析的载荷顺序。此卡可以指另一张FATSEQ卡或FATEVNT卡。
FATEVNT：定义疲劳分析的载荷事件。
FATLOAD：定义疲劳载荷参数。
TABLEFAT：定义时间加载历程中每个点的y值（图5）。
在本教程中，使用了由制动力和垂直力加载的控制臂，如图1 所示。采用图2 和图3 所示的2545 秒、1 HZ的两种加载时间历程。控制臂的材料是铝，其E-N曲线如图4 所示。由于裂纹总是从表面开始，因此设计了与壳单元网格化的蒙皮以覆盖实体单元，这也可以提高计算的准确性。
图6.用于疲劳分析的控制臂模型
图7.Vertical Force的加载时间历程
图8.制动力的加载时间历程
图9.铝的EN曲线
本练习使用的模型是控制臂的模型，如图1 所示。载荷和边界条件以及两个staticLoad Case已经在此模型上定义。
一、启动HyperMesh并设置OptiStruct用户配置文件
1.启动HyperMesh。
此时将打开User Profile对话框。
2.选择OptiStruct然后单击OK。
这将加载用户配置文件。它包括相应的模板、宏菜单和导入阅读器，将HyperMesh的功能缩减为与生成OptiStruct模型相关的功能。
二、导入模型
1.单击File > Import > Solver Deck。
导入选项卡将添加到您的选项卡菜单中。
2.对于File type ，选择OptiStruct。
3.选择文件图标。
此时将打开Select OptiStruct文件Browser。
4.选择保存到工作目录的ctrlarm.fem文件。
5.单击Open。
6.单击Import，然后单击Close以关闭Import选项卡。
三、搭建模型
3.1 定义TABFAT Load Collector
定义加载顺序的第一步是定义TABFAT曲线。这表示加载历程记录。
1.确保在View菜单中选择Utility菜单。单击View>Browsers>HyperMesh>Utility。
2.单击Browser中Model选项卡旁边的Utility菜单。在Tools部分，单击TABLE Create。
3.将Options设置为Import table。
4.将Tables设置为TABFAT。
5.单击Next。
6.浏览加载文件。
7.在Open XY Data File对话框中，将Files of type筛选器设置为CSV （*.csv）。
8.打开保存到工作目录的load1.csv文件。
9.Create名称为table1 的新Table。
10.单击Apply以保存表。
创建带有TABFAT card image的曲线table1。
11.浏览第二个加载文件load2.csv。
12.Create名称table2 的新Table。
13.单击Apply以保存表。
创建带有TABFAT card image的曲线table2。
14.从Import TABFAT窗口退出。
表格显示在Model Browser中的曲线下。
Note： DAC格式的文件可以很容易地以HyperGraph格式导入，并转换为CSV格式，以便在HyperMesh中读取。
3.2 定义FATLOAD Load Collector
1.在Model Browser中，右键单击并选择Create > Load Collector。
2.对于Name ，输入FATLOAD1。
3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。
4.对于Card Image，选择FATLOAD。
5.对于TID（表ID），从曲线列表中选择table1。
6.对于LCID（Load Case ID），从Load Step列表中选择SUBCASE1。
7.将LDM （载荷大小） 设置为1。
8.将Scale设置为5.0。
9.重复该过程以创建另一个名为FATLOAD2 的Load Collector FATLOAD其中包含Card Image并指向table2 和SUBCASE2。
10.将LDM设置为1，将Scale设置为5.0。
3.3 定义TABEVNT Load Collector
1.在Model Browser中，右键单击并选择Create > Load Collector。
2.对于Name ，输入FATEVENT。
3.对于Card Image，选择FATEVNT。
4.将FATEVNT_NUM_FLOAD设置为2。
5.单击 Data字段旁边的Table图标，然后在弹出窗口中为FLOAD（1）选择FATLOAD1，为FLOAD（2） 选择FATLOAD2。
3.4 定义TABSEQ Load Collector
1.在Model Browser中，右键单击并选择Create >Load Collector。
2.对于Name ，输入FATSEQ。
3.对于Card Image，选择FATSEQ。
4.对于FID （疲劳事件定义），从Load Collector列表中选择FATEVENT。
定义疲劳分析的事件序列已完成。接下来定义Fatigue参数。
3.5 定义疲劳参数
1.在Model Browser中，右键单击并选择Create >Load Collector。
2.对于Name ，输入fatparam。
3.对于Card Image，选择FATPARM。
4.验证TYPE是否设置为EN。
5.将STRESS COMBINE设置为SGVON （Signed von Mises）。
6.将STRESS CORRECTION设置为SWT。
7.将STRESSU设置为MPA （Stress Units）。
8.将PLASTI设置为NEUBER（塑性校正）。
9.将RAINFLOW RTYPE设置为STRESS。
3.6 定义疲劳材料属性
疲劳分析的材料曲线可以在MAT1 卡上定义。
1.在Model Browser中，点击Aluminum Material。
Entity Editor随即打开。
2.在Entity Editor中，将MATFAT设置为列表中的EN。
3.将UTS（极限拉伸应力）设置为600。
4.对于EN曲线集（这些值应从Material的EN曲线中获得）。
SF 1002.000
B -0.095
C -0.690
EF 0.350
NP 0.110
KP 966.000
NC 2E+08
SEE 0.100
SEP 0.100
3.7 定义PFAT Load Collector
1.在Model Browser中，右键单击并选择Create >Load Collector。
2.对于Name ，输入pfat。
3.对于Card Image，选择PFAT。
4.将LAYER设置为TOP。
5.将FINISH设置为NONE。
6.将Trtment设置为NONE。
3.8 定义FATDEF Load Collector
1.在Model Browser中，右键单击并选择Create > Load Collector。
2.对于Name ，输入fatdef。
3.将Card Image设置为FATDEF。
4.在PTYPE Entity Editor中激活PTYPE和PSHELL。
5.点击PID， PFATID选项以打开对话框。
6.对于PID，选择shell。
7.对于PFATID，请选择pfat。
8.单击Close。
3.9 定义疲劳Load Case
1.在Model Browser中，点击Create > Load Step
2.对于Name ，输入Fatigue 。
3.将Analysis type设置为Fatigue。
4.对于FATDEF，选择fatdef。
5.对于FATPARM，选择fatparam。
6.对于FATSEQ，选择FATSEQ。
四、提交工作
1.在Analysis页面中，单击OptiStruct面板。
图10.访问OptiStruct面板
2.单击save as。
3.在Save As对话框中，指定写入OptiStruct模型文件的位置，然后输入filename。
对于OptiStruct求解器模型，建议使用.fem扩展名。
4.单击Save。
input file字段显示在Save As对话框中指定的文件名和位置。
5.将导出选项切换设置为all。
6.将run options 切换设置为analysis。
7.将memory options 切换设置为memory default。
8.单击OptiStruct以启动OptiStruct作业。
如果作业成功，则新的结果文件应位于写入.fem的目录中。如果存在任何错误，.out文件是查找错误消息的好地方，这些错误消息可以帮助调试输入模型。
五、查看结果
1.在OptiStruct面板中，单击HyperView。
HyperView将启动并加载结果。此时将显示一个消息窗口，告知模型和结果文件已成功加载到HyperView中。
2.转到Results选项卡。
3.将Load Case 更改为Subcase 3 - fatigue。
4.在Results工具栏上，单击 以打开Contour面板。
5.将Result type设置为Damage然后单击Apply以绘制Element的云图。
图11.单元生命结果显示第一个单元失效前4500 次循环
