Principales fonctionnalités : Prédiction de la durée de vie en fatigue et corrélation test-CAE

Predict structural durability from major FEA results

Explorez toutes les fonctionnalités et options de produits de DesignLife

Personnalisez DesignLife et concevez dès le départ en choisissant parmi un certain nombre de modules conçus pour vous aider à rationaliser votre processus de Durabilité CAE. Bénéficiez d'un accès flexible aux options de produits et utilisez-les uniquement lorsque vous en avez besoin en tirant parti des licences basées sur des jetons.

Prédiction Durabilité et Fatigue
Stress-Life (SN) pour Fatigue à haut cycle
Approche Déformation-Durée de vie (EN) pour la fatigue à faible nombre de cycles
Prévoir Fatigue dans le domaine fréquentiel
Calcul des facteurs de sécurité basés sur le stress

Analyse Fatigue des points de soudure
Fatigue des soudures
Améliorer la précision de l'analyse des soudures épaisses
Prévoir la limite d'endurance
Fatigue et fluage à haute température

Fatigue liée à la durée de vie des matériaux anisotropes
Calculer les critères de défaillance statique Composites
Calculer les charges à partir des déformations mesurées
Durabilité des joints adhésifs
Résolution sur HPC et ordinateurs en cluster
Option Traitement du thread

Prédiction Durabilité et Fatigue

Jauge de contrainte Virtuelle et capteur Virtuel

Active la corrélation entre les résultats du test et ceux des éléments finis. Les jauges (simples ou en rosette) ou les capteurs de déplacement peuvent être positionnés graphiquement et orientés sur des modèles finis comme étape de post-traitement. Les historiques temporels dus aux charges appliquées peuvent être extraits pour une corrélation directe avec vos données de déformation ou de déplacement mesurées.

Croissance des fissures :

Fournit une capacité complète de mécanique des fractures en utilisant des méthodologies Industry Standard pour des emplacements spécifiés sur un modèle FE. Les lois de croissance intégrées incluent NASGRO, Forman, Paris, Walker et plus encore. Choisissez parmi une bibliothèque préremplie de géométries ou fournissez des facteurs d'intensité de contrainte personnalisés.

Traitement du signal

nCode Fundamentals est inclus pour la manipulation, l'analyse et la visualisation de données de base. Les cycles de service peuvent être définis en sélectionnant et en établissant plusieurs cas. Cette fonctionnalité permet de créer facilement un rapport cyclique Composites avec répétitions.

Gestionnaire de matériaux

Permet d'ajouter, d'éditer et de tracer les données des matériaux. Une base de données Standard avec des propriétés Fatigue pour de nombreux matériaux couramment utilisés est incluse.

nCode DesignLife screenshot - advanced methods for predicting structural durability from major finite element analysis (FEA) result files

Analyse personnalisée

Permet d'utiliser des scripts Python ou MATLAB pour étendre les capacités d'analyse existantes - parfait pour les méthodes propriétaires ou les projets de recherche.

Affichage-FE

Permet l'affichage graphique des modèles FE avec contours des résultats de contraintes. L'animation des déplacements à partir des résultats FE ou des fichiers d'animation affiche la déformation Structurelle sous charge.

Gestionnaire de vibrations

Permet de saisir, modifier et visualiser les données de spécification Vibrations. Une base de données Standard contenant plus de 100 entrées Vibrations est incluse.

Threads de traitement

Permet d'obtenir des résultats finis à partir des entrées brutes plus rapidement. DesignLife peut effectuer des processus parallèles sur des machines avec plusieurs processeurs, chaque licence Traitement de thread permettant d'utiliser une autre Fonctionnalité principale.

Stress-Life (SN) pour Fatigue à haut cycle

L'application principale de la méthode Stress-Vie (SN) est la Fatigue à haut cycle (longues durées de vie) où la contrainte nominale contrôle la durée de Fatigue. Comprend la possibilité d'interpoler plusieurs courbes de données de matériaux pour des facteurs tels que la contrainte moyenne ou la température. D'autres options sont également proposées pour tenir compte des gradients de contraintes et des états de surface. Un script Python est également disponible pour définir des méthodes Fatigue personnalisées et des modèles de matériaux.

Modèles de matériaux:
- Standard SN
- Multi-courbes SN Moyenne
- SN Rapport R multicourbe
- SN Haigh multi-courbes
- SN température multi-courbe
- Bastenaire SN
- SN personnalisé utilisant le script Python

Méthodes de combinaison de contraintes ou analyse du plan critique

Calcul arrière pour cibler la vie

Évaluation multiaxiale :
- Biaxial
- Multiaxial 3D
- Pas de correction

Corrections moyennes des contraintes:
- Directives informatiques
- Goodman
- Gerber
- Walker
- Interpoler plusieurs courbes

Correction d'encoche:
- Corrections gradiantes de contrainte
- Distance critique

Approche Déformation-Durée de vie (EN) pour la fatigue à faible nombre de cycles

La méthode Déformation-durée de vie est applicable à un large éventail de problèmes, y compris la Fatigue à faible cycle avec la contrainte élastique-plastique locale contrôle la durée de Fatigue. La méthode Standard EN utilise la formule de Coffin-Manson-Basquin, définissant la relation entre l'amplitude de déformation εa et le nombre de cycles jusqu'à la rupture N^f. Les modèles de matériaux peuvent également être définis à l'aide de courbes de recherche générales. Cela permet d'interpoler plusieurs courbes de données de matériaux pour des facteurs tels que la contrainte moyenne ou la température.

Modèles de matériaux:
- Standard EN
- Multi-courbes SN Moyenne
- Ratio R multicourbe
- Température EN multi-courbe
- Fer gris

Méthodes de combinaison de déformations ou analyse du plan critique

Suivi contrainte-déformation pour un positionnement précis du cycle

Calcul arrière pour cibler la vie

Modèles de dommages multiaxiaux:
- Wang Brown
- Wang Brown avec Moyenne
- Brown-Miller
- Wang Brown avec Moyenne

Corrections moyennes des contraintes:

Walker
Morrow
Smith Watson Topper
Interpoler plusieurs courbes

Corrections de plasticité:

Neuber
Hoffman-Seeger
Seeger-Heuler

Évaluation multiaxiale :
- Biaxial
- Multiaxial 3D
- Pas de correction

Prévoir la limite d'endurance

Dang Van est un critère de Fatigue limite multi-axiale et est une méthode de prédiction de la limite d'endurance dans des situations de chargement complexes. Le résultat de l'analyse est exprimé en Facteur de sécurité plutôt qu'en durée de Fatigue.

Utilise des paramètres spécifiques du matériau calculés à partir des essais de traction et de torsion.
Les effets de fabrication peuvent être pris en compte en utilisant une déformation plastique équivalente dans le composant non chargé.
Peut prendre en compte l'effet de bord coupé sur le matériau en feuille mince
Inclut de nouvelles méthodes optimisées et des méthodes de soudure par points.

Calcul des facteurs de sécurité basés sur le stress

Facteur de sécurité permet le calcul des facteurs de sécurité basés sur le stress. Cette méthode est largement utilisée comme critère de conception clé pour les composants du moteur et du groupe Powertrain (train de commande) comme les vilebrequins, les arbres à cames et les pistons.

Les intrants sont des contraintes ou déformations linéaires pour cette technique basée sur le SN.
Les apports de matériaux sont des corrections de contraintes moyennes Standard ou des diagrammes de Haigh spécifiés par l'Utilisateur pour évaluer la Durabilité.
Les contraintes d'un modèle complet d'éléments finis sont analysées dans un seul processus d'analyse.

Analyse Fatigue des points de soudure en feuilles minces

L'option soudure par points permet l'analyse de fatigue des points de soudure sur tôles minces. L'approche est basée sur la méthode LBF (voir le document SAE 950711) et est bien adaptée aux applications de structure de véhicule.

Les soudures par points sont modélisées par:
- Éléments à faisceau rigide (par exemple, NASTRAN CBAR), comme soutenu par de nombreux préprocesseurs FE de premier plan
- Prend en charge les formulations CWELD et ACM en utilisant la représentation des éléments solides
Les forces et moments de la section transversale sont utilisés pour calculer la contrainte Structurelle autour du bord de la soudure
Les calculs de durée de vie sont effectués par Points soudés à plusieurs incréments d'angle et la durée de vie totale déclarée inclut le pire cas
Le script Python permet de modéliser d'autres méthodes de jointure telles que les rivets ou les boulons

Fatigue des soudures

DesignLife simplifie le processus de mise en place de l'analyse Fatigue des soudures de couture en identifiant intelligemment les lignes de soudure dans un modèle FE. L'option Cordon de soudure permet d'analyser la Fatigue des joints soudés par couture, y compris les joints de raccordement, de recouvrement et de soudure laser. La méthode est basée sur l'approche développée par Volvo (voir également le document SAE 982311) et validée grâce à des années d'utilisation sur des projets de développement de châssis et de carrosserie de véhicules.

Utilise des contraintes provenant soit de modèles FE (coquille ou éléments solides), soit de forces ponctuelles de grille ou de déplacements au niveau de la soudure
Les données générales sur les matériaux pour les soudures de soudure pour les conditions de flexion et Traction sont fournies
Convient pour les ruptures d'orteils, de racines et de gorge de soudure
Les soudures épaisses peuvent être évaluées en utilisant la méthode d'intégration des contraintes décrite dans la norme ASME Boiler & Pressure Vessel Code VIII (Division 2) Standard
Méthode automatisée pour identifier les emplacements de soudure à partir du modèle FE solide
Corrections disponibles pour l'épaisseur de la tôle et les effets de contraintes moyennes.
Contrainte Structurelle à l'extrémité de la soudure, la contrainte au point chaud peut être estimée par l'extrapolation de la contrainte superficielle en des points proches de la soudure
Supporte BS7608 soudage Standard, ainsi que les courbes de matériaux requises

Améliorer la précision de l'analyse des soudures épaisses

Les méthodes utilisées dans l'option WholeLife améliorent la précision de l'analyse des soudures épaisses. Il utilise une approche intégrée pour modéliser la Fatigue sur l'ensemble de la durée de vie d'un composant - depuis les toutes premières étapes jusqu'à la rupture finale - afin de donner une détermination plus précise de la durée de vie des soudures en particulier pour des géométries complexes. La même technique de contraintes Structurelles utilisée pour les soudures de soudure est utilisée dans WholeLife pour déterminer les contraintes Structurelles de flexion et de membrane à la soudure.
WholeLife utilise la distribution des contraintes d'épaisseur traversante pour la géométrie et peut inclure l'effet d'un profil de Contrainte résiduelle connu. Bien qu'il s'agisse principalement d'une analyse fondée sur l'ECA, la même méthode peut également être appliquée aux données mesurées sur les contraintes.

Fatigue basée sur la fréquence

L'option Fatigue vibratoire offre la capacité de prédire Fatigue dans le domaine fréquentiel, et elle est plus réaliste et efficace que l'analyse du domaine temporel pour les applications avec une charge Random telles que les charges de vent et de vague ou où les structures sont excitées par des machines Rotatives.

Simule des essais sur pot vibrant pilotés par des chargements de type PSD aléatoire, sinus balayé, sinus stationnaire ou sinus sur bruit aléatoire.
Les modèles EF sont résolus pour l'analyse de la réponse en fréquence ou l'analyse modale. La charge Vibrations est définie dans DesignLife et peut inclure l'effet de plusieurs cas de charge de température et de décalage statique.
Les cycles d'utilisation complets peuvent combiner différents types de charges Vibrations puis avec des charges dans le domaine temporel pour des charges plus complexes.
Plusieurs charges PSD simultanées dans le domaine fréquentiel peuvent être appliquées, y compris les spectres croisés, pour simuler un chargement réel.
Les entrées du domaine fréquentiel peuvent être générées rapidement et directement à partir de données de séries chronologiques.
La fatigue vibratoire peut être utilisée pour les méthodes d'analyse de type contrainte-durée de vie (SN), déformation-durée de vie (EN), soudures par cordon, soudures par points et composites à fibres courtes, offrant ainsi les capacités de simulation de fatigue en domaine fréquentiel les plus étendues du marché.

nCode VibeSys screenshot - identify modes of vibration and extract modal parameters - frequency response analysis

Ressources

Lire l'article Trois scénarios Virtuels Fatigue vibratoire que vous devriez connaître
Applications Électrification des véhicules - identifier les points critiques de défaillance Fatigue sur tous les types de structure de batterie, matériaux, soudures et technologies d'assemblage
Vidéo : Introduction à nCode DesignLife pour la fatigue du domaine des fréquences
Vidéo : Comment concevoir un essai de Vibrations optimisé pour les batteries
Vidéo : Trucs et astuces pour comprendre Fatigue vibratoire dans nCode DesignLife

Fatigue et fluage à haute température

L'option Fatigue thermomécanique (TMF) fournit des solveurs de Fatigue et de fluage à haute température en utilisant les résultats de contraintes et de températures des simulations par éléments finis. Des charges mécaniques qui varient à un rythme différent des variations de température peuvent également être combinées. Les applications comprennent des composants à charge mécanique et thermique tels que les systèmes d'échappement et les collecteurs des véhicules.

Méthodes Fatigue haute température:

Chaboche
ChabocheTransient

Méthodes d'analyse de fluage:

Larson-Miller
Fluage de Chaboche

Fatigue liée à la durée de vie des matériaux anisotropes

L'option Composites à fibres courtes utilise des calculs de Fatigue contrainte-durée de vie pour des matériaux anisotropes tels que les thermoplastiques chargés de fibres de verre. Le tenseur de contrainte pour chaque point d'intégration de couche et de section à travers l'épaisseur est lu par DesignLife à partir des résultats FE. Le tenseur d’orientation des matériaux décrivant la « part de fibre » à chaque point de calcul est fourni en mappant une simulation de fabrication au modèle par éléments finis. Ce tenseur d'orientation peut être lu à partir du fichier FE-results ou fourni à partir d'un fichier ASCII.

Module Composites à fibres courtes caractéristiques:

Simuler des scénarios de chargement complexes en utilisant n'importe quelle méthode de domaine temporel (superposition statique ou Modale, rapports cycliques, etc.)
Simuler des tests Vibrations pilotés par Random (PSD), sinus balayé, demeure sinusoïdale ou chargement Sinusoïdale-aléatoire
Prévoir les dégâts et la durée de vie par couche et par point d'intégration
Intégrer les résultats de simulation de fabrication, y compris les tenseurs d'orientation des fibres ou les contraintes résiduelles
Modéliser les propriétés locales Fatigue basées sur la microstructure (tenseur d'orientation) et l'état de contrainte
Calculer Fatigue sur la base des contraintes principales ou du plan critique — y compris les contraintes calculées à partir des états FE-Digimat et des contraintes multiaxiales
Choix du modèle de propriété Fatigue - Interpolation de courbe SN ou interface à Digimat
Utilisation de contraintes matricielles ou fibreuses homogénéisées ainsi que de contraintes Composites typiques

Calculer les critères de défaillance statique Composites

L'option Composites Analysis permet aux utilisateurs d'évaluer la résistance d'une structure par rapport aux critères de défaillance Composites Standard industriels. Plutôt que de limiter cette évaluation à un petit nombre de cas ou d'étapes de charge, les contraintes peuvent être évaluées en utilisant les critères de rupture choisis tout au long de cycles d'utilisation réalistes (quasi-statiques ou dynamiques). Cela permet d'identifier facilement les endroits critiques, les combinaisons de charges et les facteurs de réserve de conception associés. En outre, les trajectoires de chargement sélectionnées peuvent être comparées visuellement à l'enveloppe de rupture du matériau.

Les méthodes suivantes peuvent être utilisées individuellement ou combinées pour donner le résultat le plus prudent:

En savoir plus navigate_next

Stress maximal
Déformation maximale
Norris
Norris-McKinnon
Hoffman

Tsai-Hill
Tsai-Wu
Franklin-Marin
Hashin

Hashin-Rotem
Hashin-Sun
Christensen
NU modifié
Méthodes personnalisées définies par l'Utilisateur via Python

Correlation between virtual strain gauge results and measured strain data

Calculer les charges à partir des déformations mesurées

L'option Positionnement des jauges de contrainte calcule la position optimale et le nombre de jauges nécessaires pour permettre la reconstruction ultérieure des historiques de charge appliqués.

Le glyphe de reconstruction des charges utilise les contraintes Virtuel créées par les charges unitaires ainsi que les historiques de contraintes mesurés à partir de jauges correspondant aux Jauges d'extensométrie Virtuel pour reconstruire les historiques de forces qui ont causé les contraintes mesurées.

Durabilité des joints adhésifs

nCode DesignLife utilise une méthode basée sur la mécanique des fractures pour évaluer quels joints de la structure sont les plus chargés de manière critique. L'option Adhesive Bonds permet de calculer la Durabilité des joints adhésifs dans les structures métalliques.

Les liaisons adhésives sont modélisées avec des éléments de poutre et les forces ponctuelles de grille sont utilisées pour déterminer les forces de ligne et les moments au bord de la bride collée.
Des calculs approximatifs du taux de libération d'énergie de déformation sont effectués au bord de l'adhésif et, par comparaison avec le seuil de croissance des fissures, un Facteur de sécurité est calculé.
Les bases théoriques de la méthode ont été développées par le groupe Volvo et la mise en œuvre des tests et Logiciels a été réalisée dans le cadre d'un projet de recherche collaboratif avec des partenaires tels que Jaguar Land Rover, l'Université de Coventry et l'Université de Warwick.

Distribution de tâches sur des ordinateurs distants ou en cluster

Traitement distribué permet de répartir une analyse DesignLife exécutée en mode batch sur plusieurs ordinateurs ou nœuds d'un cluster informatique.

Utilise MPI Standard qui est commun dans les environnements de calcul haute performance (HPC) afin que même la plus grande des simulations par éléments finis puisse être réalisée efficacement.
Permet de résoudre rapidement des tâches en utilisant les processeurs combinés de nombreuses machines.
Inclut un programme d'interface batch pour simplifier l'exécution des tâches distribuées.

Traitement des threads dans nCode DesignLife

Les threads de traitement vous permettent d'obtenir des résultats finis à partir des entrées brutes plus rapidement. DesignLife peut effectuer des processus parallèles sur des machines avec plusieurs processeurs, chaque licence Traitement de thread permettant d'utiliser une autre Fonctionnalité principale. Puisque le calcul de Fatigue à chaque emplacement du modèle est effectivement indépendant, l'avantage d'ajouter des fils de traitement supplémentaires est très évolutif. Plusieurs threads peuvent également être utilisés pour accélérer la phase de traduction de l'analyse en divisant la traduction en plusieurs processus.

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Jauge de contrainte Virtuelle et capteur Virtuel

Croissance des fissures :

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Affichage-FE

Gestionnaire de vibrations

Threads de traitement

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Fatigue des soudures

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Fatigue basée sur la fréquence

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Calculer les charges à partir des déformations mesurées

Durabilité des joints adhésifs

Distribution de tâches sur des ordinateurs distants ou en cluster

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