주요 특징: 피로 수명 예측 및 테스트-CAE 상관관계

Predict structural durability from major FEA results

디자인라이프의 전체 기능 및 제품 옵션 살펴보기

CAE 내구성 프로세스를 간소화하는 데 도움이 되도록 설계된 여러 모듈 중에서 선택하여 DesignLife와 설계를 미리 사용자 정의하십시오. 토큰 기반 라이선스를 활용하여 제품 옵션에 유연하게 액세스하고 필요할 때만 사용할 수 있습니다.

내구성 예측 및 피로 분석
고사이클 피로에 대한 스트레스-라이프 (SN)
저사이클 피로에 대한 스트레인 라이프 (EN)
주파수 영역의 피로 예측
스트레스 기반 안전 계수 계산

스폿 용접의 피로 분석
이음매 용접의 피로 분석
두꺼운 용접 분석의 정확도 향상
지구력 한계 예측
고온 피로 및 크리프

이방성 소재의 응력-수명 피로
복합 정적 고장 기준 계산
측정된 변형률의 하중 계산
접착 조인트의 내구성 계산
HPC 및 클러스터 컴퓨터에서의 문제 해결
처리 스레드 옵션

내구성 예측 및 피로 분석

가상 스트레인 게이지 및 가상 센서

테스트 결과와 유한 요소 결과 간의 상관관계를 분석할 수 있습니다. 게이지 (단일 또는 로제트) 또는 변위 센서는 후처리 단계로 유한 모델에 그래픽으로 배치하고 방향을 지정할 수 있습니다. 적용된 하중으로 인한 시간 기록을 추출하여 측정된 변형률 또는 변위 데이터와의 직접적인 상관관계를 파악할 수 있습니다.

크랙 성장

FE 모델의 지정된 위치에 대한 산업 표준 방법론을 사용하여 완전한 파괴 역학 기능을 제공합니다. 내장 성장 법에는 NASGRO, 포먼, 파리, 워커 등이 포함됩니다. 미리 채워진 지오메트리 라이브러리에서 선택하거나 사용자 지정 응력 강도 계수를 제공합니다.

신호 처리

기본 데이터 조작, 분석 및 시각화를 위한 NCode 기초가 포함되어 있습니다. 듀티 사이클은 여러 케이스 중에서 선택하고 구축하여 정의할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 반복이 있는 복합 듀티 사이클을 쉽게 만들 수 있습니다.

머티리얼 매니저

재료 데이터를 추가, 편집 및 플로팅할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 여러 재질에 대한 피로 특성이 포함된 표준 데이터베이스가 포함되어 있습니다.

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

맞춤형 분석

Python 또는 MATLAB 스크립트를 사용하여 기존 분석 기능을 확장할 수 있으므로 전용 방법이나 연구 프로젝트에 적합합니다.

FE 디스플레이

응력 결과의 등고선이 있는 FE 모델을 그래픽으로 표시할 수 있습니다. FE 결과 또는 애니메이션 파일의 변위를 애니메이션하면 하중 시 구조적 변형이 표시됩니다.

진동 관리자

진동 사양 데이터를 입력, 편집 및 볼 수 있습니다. 100개 이상의 진동 항목이 포함된 표준 데이터베이스가 포함되어 있습니다.

프로세싱 스레드

원시 입력에서 최종 결과를 더 빠르게 얻을 수 있습니다. DesignLife는 여러 프로세서가 있는 시스템에서 병렬 처리를 할 수 있으며, 각 프로세싱 스레드 라이센스를 통해 다른 코어를 활용할 수 있습니다.

고사이클 피로에 대한 스트레스-라이프 (SN)

SN (Stress-Life) 방법의 주요 용도는 명목상 응력이 피로 수명을 제어하는 고주기 피로 (긴 수명) 입니다. 평균 응력 또는 온도와 같은 요인에 대해 여러 재료 데이터 곡선을 보간하는 기능이 포함되어 있습니다. 응력 기울기와 표면 마감을 고려할 수 있는 추가 옵션도 제공됩니다. Python 스크립팅은 사용자 지정 피로 방법 및 재료 모델을 정의하는 데도 사용할 수 있습니다.

소재 모델:
- 스탠다드 SN
- SN 평균 멀티커브
- SN R-비율 멀티커브
- SN 하이 멀티커브
- SN 온도 멀티커브
- 바스테네르 SN
- 파이썬 스크립팅을 사용한 커스텀 SN

응력 조합 방법 또는 임계 평면 분석

목표 생명력에 대한 역계산

다축 평가:
- 양축
- 3D 멀티액시얼
- 자동 수정

평균 스트레스 교정:
- FKM 가이드라인
- 좋은 사람
- 거버
- 보행자
- 여러 곡선을 보간하기

노치 보정:
- 응력 기울기 보정
- 임계 거리

저사이클 피로에 대한 스트레인 라이프 (EN)

스트레인-라이프 (Strain-Life) 방법은 국소 탄성-플라스틱 스트레인이 피로 수명을 제어하므로 저주기 피로를 비롯한 다양한 문제에 적용할 수 있습니다. ^{표준 EN 방법은 Coffin-Manson-Basquin 공식을 사용하여 변형 진폭 ε와 고장 N f에 대한 사이클 수 간의 관계를 정의합니다.} 일반 룩업 커브를 사용하여 재료 모델을 정의할 수도 있습니다. 이를 통해 평균 응력 또는 온도와 같은 요인에 대해 여러 재료 데이터 곡선을 보간할 수 있습니다.

소재 모델:
- 스탠다드 EN
- EN 평균 다중 곡선
- EN R-비율 멀티커브
- EN 온도 멀티커브
- 그레이 아이언

스트레인 조합 방법 또는 임계 평면 분석

정확한 사이클 포지셔닝을 위한 응력-스트레인 추적

목표 생명력에 대한 역계산

다축 손상 모델:
- 왕 브라운
- 왕 브라운 위드 민
- 브라운-밀러
- 브라운-밀러 위드 미안

평균 스트레스 교정:

보행자
모로우
스미스 왓슨 토퍼
여러 곡선을 보간하기

가소성 보정:

노이버
호프만-시거
시거-호일러

다축 평가:
- 양축
- 3D 멀티액시얼
- 자동 수정

지구력 한계 예측

Dang Van은 다축 피로 한계 기준이며 복잡한 하중 상황에서 내구성 한계를 예측하는 방법입니다. 해석 결과는 피로 수명이 아닌 안전계수로 표현됩니다.

인장 및 비틀림 테스트에서 계산한 특정 재료 파라미터를 사용합니다.
언로딩된 부품에 동일한 플라스틱 변형률을 사용하여 제조 효과를 설명할 수 있습니다.
얇은 시트 소재에 대한 절단면 효과를 고려할 수 있습니다.
새로운 최적화 및 스폿 용접 방법을 포함합니다.

스트레스 기반 안전 계수 계산

안전계수를 사용하면 응력 기반 안전계수를 계산할 수 있습니다. 이 방법은 크랭크샤프트, 캠샤프트 및 피스톤과 같은 엔진 및 파워트레인 부품의 주요 설계 기준으로 널리 사용됩니다.

입력은 이 SN 기반 기법의 선형 응력 또는 변형률입니다.
재료 입력은 내구성을 평가하기 위한 표준 평균 응력 보정 또는 사용자 지정 Haigh 다이어그램입니다.
전체 유한 요소 모델의 응력은 단일 해석 프로세스로 분석됩니다.

얇은 시트의 스폿 용접에 대한 피로 분석

스폿 용접 (Spot Weld) 옵션을 사용하면 얇은 시트의 스폿 용접에 대한 피로를 분석할 수 있습니다. 이 접근법은 LBF 방법 (SAE 논문 950711 참조) 을 기반으로 하며 차량 구조 애플리케이션에 매우 적합합니다.

스폿 용접의 모델링은 다음과 같습니다.
- 여러 주요 FE 프리프로세서에서 지원하는 견고한 빔 요소 (예: NASTRAN CBAR)
- 솔리드 요소 표현을 사용하여 CWELD 및 ACM 공식을 지원합니다.
단면력과 모멘트는 용접 모서리 주위의 구조 응력을 계산하는 데 사용됩니다.
스폿 용접을 중심으로 다양한 각도 단위로 수명을 계산하며, 보고된 총 수명에는 최악의 경우도 포함됩니다.
Python 스크립팅을 사용하면 리벳이나 볼트와 같은 다른 접합 방법을 모델링할 수 있습니다.

이음매 용접의 피로 분석

DesignLife는 FE 모델에서 용접선을 지능적으로 식별하여 이음매 용접의 피로 해석을 설정하는 프로세스를 간소화합니다. 심 용접 (Seam Weld) 옵션을 사용하면 필렛, 오버랩 및 레이저 용접 접합을 비롯한 심 용접 접합의 피로를 분석할 수 있습니다. 이 방법은 볼보에서 개발한 접근 방식 (SAE 논문 982311 참조) 을 기반으로 하며 차량 섀시 및 차체 개발 프로젝트에서 수년간 사용해 검증되었습니다.

FE 모델 (쉘 또는 솔리드 요소) 의 응력이나 용접 시 그리드 점 하중 또는 변위로 인한 응력을 사용합니다.
굽힘 및 인장 조건 모두에 대한 심 용접에 대한 일반 재료 데이터가 제공됩니다.
웰드 토우, 루트 및 인후 장애에 적합
두꺼운 용접은 ASME 보일러 및 압력 용기 코드 VIII (Division 2) 표준에 명시된 응력 통합 방법을 사용하여 평가할 수 있습니다.
솔리드 FE 모델에서 용접 위치를 식별하는 자동화된 방법
시트 두께 및 평균 응력 영향에 대한 보정이 가능합니다.
용접부의 구조적 응력, 핫스팟 응력은 용접 근처 지점의 표면 응력을 추정하여 추정할 수 있습니다.
필요한 재료 곡선과 함께 BS7608 용접 표준 지원

두꺼운 용접 분석의 정확도 향상

WholeLife 옵션에 사용되는 방법을 사용하면 두꺼운 용접의 분석 정확도가 향상됩니다. 특히 복잡한 형상의 용접 수명을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 초기 단계부터 최종 파단까지 구성요소의 전체 수명에 걸친 피로를 모델링하는 통합 접근 방식을 사용합니다. WholeLife에서는 이음매 용접에 사용되는 것과 동일한 구조 응력 기법을 사용하여 용접부의 구조적 굽힘 및 멤브레인 응력을 결정합니다.
WholeLife는 형상의 전체 두께 응력 분포를 사용하며 알려진 잔류 응력 프로파일의 영향을 포함할 수 있습니다. 이는 주로 CAE 기반 분석이지만 측정된 스트레스 데이터에도 동일한 방법을 적용할 수 있습니다.

주파수 기반 피로 분석

진동 피로 옵션은 주파수 영역에서 피로를 예측할 수 있는 기능을 제공하며, 풍하중과 파도 하중과 같이 무작위 하중을 받거나 구조물이 회전 기계에 의해 흔들리는 응용 분야의 경우 시간 영역 해석보다 더 현실적이고 효율적입니다.

랜덤 PSD, 스윕 사인, 사인-드웰 또는 사인-온-랜덤 로딩으로 구동되는 진동 쉐이커 테스트를 시뮬레이션합니다.
FE 모델은 주파수 응답 또는 모달 해석을 위해 해석됩니다. 진동 하중은 DesignLife에서 정의되며 여러 온도 및 정적 오프셋 부하 사례의 영향을 포함할 수 있습니다.
전체 듀티 사이클은 다양한 진동 부하 유형을 결합한 다음 더 복잡한 하중을 위한 시간 영역 부하와 결합할 수 있습니다.
교차 스펙트럼을 포함하여 다중 동시 주파수 영역 PSD 부하를 적용하여 실제 부하를 시뮬레이션할 수 있습니다.
주파수 영역 입력은 시계열 데이터에서 빠르고 직접 생성할 수 있습니다.
진동 피로는 응력-수명, 변형 수명, 심 용접, 스폿 용접 및 단섬유 복합재 분석 방법에 사용할 수 있어 상용 제품 중 가장 광범위한 주파수 영역 피로 시뮬레이션 기능을 제공합니다.

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

리소스

기사 읽기: 알아야 할 세 가지 가상 진동 피로 시나리오
애플리케이션: 차량 전기화 - 모든 유형의 배터리 구조, 재료, 용접 및 접합 기술에서 심각한 피로 장애 지점 식별
동영상: 주파수 영역 피로에 대한 nCode 설계 수명 소개
비디오: 배터리 팩에 최적화된 진동 테스트를 설계하는 방법
동영상: nCode DesignLife에서의 진동 피로를 이해하기 위한 팁과 요령

고온 피로 및 크리프

열-기계 피로 (TMF) 옵션은 유한 요소 시뮬레이션의 응력 및 온도 결과를 사용하여 고온 피로 및 크리프에 대한 솔버를 제공합니다. 온도 변화에 따라 달라지는 기계적 부하도 결합할 수 있습니다. 적용 분야에는 차량 배기 시스템 및 매니폴드와 같이 기계적 및 열적으로 부하가 걸리는 구성 요소가 포함됩니다.

고온 피로 방법:

샤보슈
샤보슈 트랜션트

크리프 분석 방법:

라슨-밀러
샤보쉬 크립

이방성 소재의 응력-수명 피로

단섬유 복합소재 옵션은 유리 섬유로 채워진 열가소성 수지와 같은 이방성 재료에 대한 응력-수명 피로 계산을 사용합니다. DesignLife는 FE 결과에서 두께 전체에 걸친 각 레이어 및 섹션 통합 지점에 대한 응력 텐서를 읽습니다. 제조 시뮬레이션을 유한 요소 모델에 매핑하여 각 계산 지점의 “섬유 점유율”을 설명하는 재료 방향 텐서를 제공합니다. 이 방향 텐서는 FE-결과 파일에서 읽거나 ASCII 파일에서 제공할 수 있습니다.

쇼트 파이버 컴포지트 모듈 특징:

모든 시간 영역 방법 (정적 또는 모드 중첩, 듀티 사이클 등) 을 사용하여 복잡한 하중 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다.
랜덤 (PSD), 스윕 사인, 사인 드웰 또는 사인-온-랜덤 하중을 통한 진동 테스트 시뮬레이션
레이어 및 통합 지점별 손상 및 수명 예측
섬유 방향 텐서 또는 잔류 응력을 포함한 제조 시뮬레이션 결과 통합
미세구조 (방향 텐서) 및 응력 상태를 기반으로 국소 피로 특성을 모델링합니다.
Fe-DigimAT 및 다축 응력 상태에서 계산된 응력을 포함하여 주 응력 또는 임계면을 기반으로 피로를 계산합니다.
피로 특성 모델 선택 - SN 곡선 보간 또는 Digimat에 대한 인터페이스
균질화된 매트릭스 또는 섬유 응력과 일반적인 복합 응력의 사용

복합 정적 고장 기준 계산

복합 분석 옵션을 사용하면 산업 표준 복합 실패 기준에 따라 구조물의 강도를 평가할 수 있습니다. 이 평가를 소수의 하중 사례 또는 단계로 제한하는 대신 실제 듀티 사이클 (준정적 또는 동적) 전체에서 선택한 실패 기준을 사용하여 응력을 평가할 수 있습니다. 이를 통해 중요한 위치, 하중 조합 및 관련 설계 예비 요소를 쉽게 식별할 수 있습니다. 또한, 선택된 위치의 적재 경로를 재료 실패 봉투와 시각적으로 비교할 수 있습니다.

다음과 같은 방법을 개별적으로 사용하거나 조합하여 가장 보수적인 결과를 얻을 수 있습니다.

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Correlation between virtual strain gauge results and measured strain data

측정된 변형률의 하중 계산

스트레인 게이지 포지셔닝 옵션은 적용된 하중 이력의 후속 재구성을 가능하게 하는 데 필요한 최적의 위치와 게이지 수를 계산합니다.

하중 재구성 그림문자는 단위 하중에 의해 생성된 가상 변형률을 가상 변형률 게이지와 일치하는 게이지에서 측정된 변형률 기록과 함께 사용하여 측정된 변형률을 발생시킨 힘 기록을 재구성합니다.

접착 조인트의 내구성 계산

NCode DesignLife는 파괴 역학 기반 방법을 사용하여 구조물에서 가장 중요한 하중이 가해지는 접합부를 평가합니다. 접착 결합 옵션을 사용하면 금속 구조물의 접착 접합부에 대한 내구성을 계산할 수 있습니다.

접착 결합은 빔 요소로 모델링되며 그리드 포인트 힘은 접착 플랜지 가장자리에서의 선 하중과 모멘트를 결정하는 데 사용됩니다.
접착제 가장자리에서 변형 에너지 방출 속도를 대략적으로 계산하고 균열 성장 임계값과 비교하여 안전 계수를 계산합니다.
이 방법의 이론적 기반은 Volvo Group에서 개발했으며 테스트 및 소프트웨어 구현은 재규어 랜드로버, 코번트리 대학교 및 워릭 대학교를 포함한 파트너와의 공동 연구 프로젝트의 일환으로 수행되었습니다.

원격 또는 클러스터된 컴퓨터에 작업 배포

분산 처리를 사용하면 배치 모드에서 실행되는 DesignLife 분석을 여러 컴퓨터 또는 컴퓨터 클러스터의 노드에 분산할 수 있습니다.

고성능 컴퓨팅 (HPC) 환경에서 일반적으로 사용되는 MPI 표준을 사용하므로 최대 규모의 유한 요소 시뮬레이션도 효율적으로 완료할 수 있습니다.
여러 시스템의 통합 프로세서를 사용하여 작업을 빠르게 해결할 수 있습니다.
분산 작업의 실행을 간소화하는 배치 인터페이스 프로그램이 포함되어 있습니다.

엔코드 디자인라이프에서의 프로세싱 스레드 기능

처리 스레드를 사용하면 원시 입력의 최종 결과를 더 빠르게 얻을 수 있습니다. DesignLife는 여러 프로세서가 있는 시스템에서 병렬 처리를 할 수 있으며, 각 프로세싱 스레드 라이센스를 통해 다른 코어를 활용할 수 있습니다. 각 모델 위치의 피로 계산은 사실상 독립적이므로 추가 처리 스레드를 추가함으로써 얻을 수 있는 이점은 매우 넓습니다. 또한 다중 스레드를 사용하여 번역을 여러 프로세스로 분할하여 분석의 번역 단계를 가속화할 수 있습니다.

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