Fatigue软件介绍

Fatigue软件是一款广泛应用于工业界的疲劳寿命预测软件，其在航空、汽车、铁路、船舶、电子、机械等领域有着广泛的应用。Fatigue软件可以帮助用户对不同材料或构件进行疲劳寿命预测，这对于保证产品的安全性和可靠性有着至关重要的作用。

Fatigue软件主要包含五个模块：输入、材料、载荷、寿命和结果。输入模块可以帮助用户快速输入模型的几何信息和工况各项参数信息，例如载荷、应力与应变等；材料模块是指材料体系及其参数，包括弹性模量、泊松比、疲劳马氏硬度、合金成份等；载荷模块是指模型受力情况输入；寿命模块是指选择不同的疲劳寿命预测方法的模块，包括统计学方法、寿命分布评估方法、CFD方法等；结果模块可以输出分析结论和可视化结果，以帮助用户进行数据分析和判断。

使用Fatigue软件进行疲劳寿命预测需要进行以下几个步骤：首先是建立模型并输入载荷信息和材料参数；其次是对载荷进行分析，并计算出应力和应变分布；接着是选择相应的寿命预测方法，并进行计算；最后是分析计算结果并输出报告。

在实际使用过程中，Fatigue软件还有一些其他注意事项，例如在输入过程中要保证数据的准确性和完整性，选择合适的疲劳寿命分析方法需要对不同材料和应用环境进行综合考虑等。

MSC Fatigue 软件包

求解器基本包：应力寿命分析模块、应变寿命分析模块和虚拟应变片模块。
求解器高级包：裂纹扩展分析模块、振动疲 劳分析模块、多轴疲劳分析模块、焊接疲劳分析模块、轮毂疲劳分析模块和工具箱模块。
求解器完整包：包括基本包和高级包的所有功能。
前后处理器：Patran为MSC Fatigue量身定制的前后处理器。
疲劳寿命评估原理

MSC Fatigue包括三种主要的疲劳寿命评估原理：应力寿命、应变寿命和裂纹扩展

应力寿命
应力寿命法是一种传统方法，也称为S-N法，应用于高周疲劳（HCF-低载荷-长寿命）。本方法不区分裂纹的萌生和扩展，预测产品失效的总寿命

应变寿命
应变寿命法用于高载荷下低寿命的预测（低周疲劳 LCF），考虑高载荷下的材料的屈服，采用应变寿命进行建模和评估零件的寿命，通常指形成一个工程裂纹。

裂纹扩展
弹性断裂力学（LEFM）用于预测部件中裂纹的扩展过程，直至瞬间断裂导致失效。本方法在航空行业广泛应用，损伤容限是航空行业的设计标准。

MSC Fatigue求解器基本包

MSC Fatigue根据有限元模型提供的应力或应变结果、载荷的变化和材料的疲劳特性，评估产品的寿命。MSC Fatigue求解器基本包，包括传统的应力寿命法（SN或全寿命）和应变寿命法（E-N，局部应变或裂纹萌生），用户可以在自己熟悉的建模环境中，即使对于疲劳分析了解不多，也可以直接进行疲劳寿命评估。
疲劳分析基本包还包括虚拟应变片模块，用户可以在 MSC Nastran有限元模型中创建软件形式的虚拟应变片，在结构承受随时间变化的载荷时，根据需要定义标准类型的应变片，可以提取结构上任意一点的应力/应变时间历程。虚拟应变片支持静态、准静态有限元加载过程，并可以与试验采集数据进行比较，增强有限元模型的可信度。
软件的模块介绍：

裂纹扩展模块
MSC Fatigue裂纹扩展模块，采用有限元模型的应力或应 变结果、载荷的变化和循环材料属性，评估裂纹的扩展速率 和时间。裂纹扩展常采用传统的线弹性断裂力学(LEFM)。

振动疲劳模块
MSC Fatigue振动疲劳模块，预测在多个随机振动载荷下结构的疲劳寿命。根据有限元计算获取的应力功率谱密度（PSD）或传递函数，预估结构的疲劳寿命。

评估结构在随机载荷下的响应是产品设计的关键之一， 随机响应更好在频域使用PSD输入获得。MSC Fatigue振动疲劳模块支持外部响应的PSD，也支持根据PSD载荷和系统传递函数，振动模块自己计算应力的PSD。Fatigue振动疲劳模块使用S-N方法预测疲劳寿命，支持测量或计算生成的应力影响的PSD进行一站式求解。

振动台模块
MSC Fatigue振动台模块预测在单一随机振动载荷下，零部件的疲劳寿命。振动台试验在各行业广泛使用，是零部件产品设计完成 前的验证性试验。典型的输入载荷为：位移、速度或加速度 的PSD 疲劳分析往往在频域进行，而不是传统的时域。其中，输入载荷处理和损伤分析，都在频域采用功率谱密度（PSD）进行。 MSC Fatigue振动台模块支持外部响应的PSD，也支持根 据PSD载荷和系统传递函数，振动台模块自己计算应力的 PSD。传递函数计算支持各种应力值，

点焊疲劳模块
MSC Fatigue点焊模块采用S-N（全寿命）法，根据MSC Nastran 或 Adams 计算结果，预测钣金件之间点焊的疲劳寿命。 现代汽车结构通常有4000-6000个点焊，大约80%的车身疲劳耐久问题，和点焊有关。点焊设备价格昂贵，在车身设计的早期阶段，需要快速准确地预测点焊的疲劳寿命。 MSC Fatigue点焊模块支持3种最常用点焊建模方法，使 用Rupp，Storzel 和 Grubisic 算法计算焊核和相邻板材的应力。

缝焊疲劳模块
MSC Fatigue缝焊疲劳模块，不仅支持传统标准的焊接规范（BS5400/ BS7608等），也支持更现代的结构应力法，进行缝焊的疲劳设计。焊接分类法不需要对焊接的细节进行建模，采用焊接分类细节（载荷和几何）的部件S-N曲线进行寿命预测。该方法由于和有限元的集成度较低，对于汽车的薄壁件而言，稍显笨拙而且耗时很长。

轮毂疲劳模块
MSC Fatigue提供专门的轮毂疲劳分析工具，预测在特定 的循环载荷下，轮毂的疲劳寿命。 MSC Fatigue轮毂疲劳模块首先确定每个工况下，轮毂上 节点的应力时间历程曲线，确定每个节点的临界面，然后， 根据应力时间历程曲线，计算出载荷谱中所有载荷下的更大 疲劳损伤值。 MSC Fatigue轮毂疲劳模块适用于汽车/飞机轮毂，以及 其他旋转体。节点的应力时间历程曲线，一般不采用瞬态计 算。往往采用在每个静力工况下，进行多次有限元静力计算 ，每次静力计算表示轮毂的转动，所有的静力工况，描述了 轮毂上每个节点，随着转角的应力/应变变化。

多轴疲劳模块
MSC Fatigue多轴疲劳模块根据有限元模型的应力/应变 结果和循环材料属性，进行失效寿命评估。 相对于单轴或比例加载状态， 多轴应力状态是指非比例 的多轴应力状态。多轴疲劳采用应变寿命法和应力寿命法进 行疲劳寿命预测，也可以进一步计算安全系数。 安全系数分析 安全系数可以针对整个有限元模型计算，也可以选择部 分模型进行。多轴应力状态的计算方法包括：Dang Van法和 McDiarmid法。

工具模块
MSC Fatigue工具模块是高级实用的工具包，可以帮助用户收集、分析和处理试验数据。

前后处理器
MSC Fatigue前后处理器是所有疲劳求解器的前后处理器。提供快速便捷的建模、运行和后处理的图形界面。

总之，Fatigue软件具有操作简单、功能强大、预测精度高等特点，极大地方便了用户进行疲劳寿命预测，提高了产品的安全性和可靠性，是工业界不可或缺的一款软件工具。