达索析统(上海)信息技术有限公司 Dassault Systèmes SIMULIA FE-SAFE 耐久性

自 20 世纪 90 年代早期，fe-safe 便一直与工业合作开发，以确保它能始终设定疲劳分析软件的基准。它是第一款基于疲劳算法的现代多轴应变的商用软件，并且首次加入适用于非金属材料的功能。fe-safe分析金属和复合材料、弹性体、热机械和蠕变疲劳并使用 Verity结构应变方法或焊点连接的疲劳分析，这是一款商业软件。

软件模块介绍：

1.SIMULIA fe-safe（基础疲劳分析包）：

采用fe-safe作为用户设计过程的集成组件，可以使用户具备：

• 优化设计，采用更少的材料；
• 减少产品召回和保修成本；
• 优化和验证设计和测试项目；
• 在单一用户界面，提高相关性测试和分析；
• 减少原型样机测试时间；
• 缩短分析时间，从而减少人工时间；
• 增加用户信心，用户产品设计一次性通过测试时间表。

fe-safe在交通工具、石油管道、车辆工程、能源、重型机械等各工业行业都有相关的应用。

2.SIMULIA Fe-safe/Composites（复合材料疲劳分析包）

SIMULIA Fe-safe/Composites通过结合Multicontinuum理论和运动学理论满足这些挑战，在复合材料结构疲劳寿命预测方面有强大的能力。

其特点如下：

• 能够预测疲劳失效的产生；
• 提供复合材料模拟：室温下的碳纤维与玻璃纤维复合材料、高温下的碳纤维复合材料；
• 利用 Helius：Material Manager可以描述其他的复合材料特性；
• 集成现有结构有限元软件；
• 只需最少的材料特性：标准的静态失效强度、最少的疲劳数据；
• 基于的物理本质及理论：复合材料特性同组成材料属性相关联、可用于预测未提供具体属性的复合材料行为、支持多轴载荷加载、考虑了加载频率的影响。

3.SIMULIA fe-safe/Rotate（旋转对称结构疲劳分析包）

利用结构的轴对称性，提高了旋转部件的疲劳分析效率，可以自动产生一系列不同旋转角度上的应力结果，一次静力计算可以用来定义一个循环的疲劳载荷谱。有限元计算结果文件更小，求解规模降低。该模块支持完整模型、一半模型和奇、偶对称的扇区模型，是计算车轮、齿轮等此类旋转对称结构疲劳问题的理想选择。

• 只需一个静态有限元分析就可定义一个旋转周期的疲劳；
• 以一个载荷步为基础， fe-safe/Rotate 产生一系列的额外应力结果，就像该模型被旋转一样；
• 高效分析对称模型问题：轴对称问题：车轮、齿轮、轴承、轴等；部分轴对称问题：凸轮轮轴、曲轴法兰等

4.SIMULIA fe-safe/ Rubber（橡胶材料疲劳分析包）

是用来评估橡胶材料疲劳分析的高级软件包。功能如下：

• SIMULIA fe-safe/Rubber评估橡胶部件的疲劳寿命。基于有限元分析计算出的机械工作周期和橡胶的材料性质的规范，计算在某个位置产生组件小裂纹所需要的工作周期的重复次数；
• 工作周期来自于有限元模型，即一个时域信号指定应变张量的分量。在计算每个单元的疲劳寿命后，从SIMULIA fe-safe/Rubber结果可能显现为彩色轮廓呈现裂缝的地方将启动关键位置；
• SIMULIA fe-safe/Rubber的功能是专门为有限应变开发临界平面算法。该算法准确地说明了裂纹闭合和多轴载荷的影响。它还具有雨流计数程序的功能，识别和积累每个事件在工作周期内的损伤影响。SIMULIA Fe-safe/Rubber 提供了一个非线性材料模型的选择，使橡胶组件的行为得到准确地描述，并为一些常用的弹性体类型材料的准备随时可以调用的数据库。

5.SIMULIA fe-safe/TMF （热-结构疲劳分析包）

可以在考虑多重影响的基础上快速精确的进行结构疲劳寿命分析。可以考虑的影响包括应变率和瞬态温度对循环应力-应变响应的影响，瞬态温度对应变-寿命曲线的影响，体积应力放宽和应变老化对疲劳强度的影响等。该模块是计算活塞、排气管和缸盖等此类结构疲劳问题的理想选择。

当存在应力和温度波动时，产生热-结构疲劳。

• 包含时间相关的热-结构疲劳效应(应变率、相位关系、浸湿以及应力松弛等)
• 相比传统方法可以得到更可靠和准确的疲劳结果
• 支持主应变以及铸铁算法
• 允许高频机械载荷循环叠加在热载荷循环上

6.SIMULIA fe-safe/TURBOlife（蠕变疲劳分析包）

是用来评估蠕变损伤、疲劳损伤和蠕变-疲劳损伤的，是一个功能强大、全面并且易于掌握的蠕变-疲劳分析模块，跟Abaqus软件有直接接口，而且提供了一套完整的材料数据库，用户亦可根据需要添加自己的材料数据。蠕变-疲劳算法已成功的应用于核电站部件、电站锅炉、燃气涡轮叶片、汽轮机部件、汽车零部件以及涡轮增压器叶轮的疲劳分析中。

针对蠕变和蠕变疲劳交互作用，提供高级疲劳分析解决方案。

• 应用于疲劳损伤和蠕变破坏相互作用导致部件寿命缩短的情况；
• 可判断疲劳或者蠕变哪一个才是主导的破坏机制，进而可以关注主要破坏机制并开展重新设计。

7.SIMULIA fe-safe TrueLoad Standalone（测试真实数据疲劳分析包）

SIMULIA fe-safe TureLoad Standalone是一个利用测试真实应力应变数据来进行疲劳分析的软件包。是和Wolf Star Technologies公司联合开发的，提供了测试实验和有限元结合的独特的疲劳软件解决方案，无缝集成到有限元分析环境，作为一种独特的提供相关的应变有限元分析载荷计算工具。具有以下功能特点：

• SIMULIA fe-safe TureLoad Standalone通过耦合有限元分析与实验应变，提供独一无二的能力加深对整个加载过程的理解；
• 对于执行任何疲劳计算，载荷测量是形成分析误差的最大来源。到现在为止，载荷仍然是要提供的最难测量数据。传统的测量，通常不与有限元分析模型关联，因此在进行设计和开发迭代周期时，浪费时间和金钱；
• SIMULIA fe-safe TureLoad Standalone将基于有限元分析模型确定最优计量的位置。一旦应变在这些最佳计量的位置被收集到，应变数据被读入到软件计算载荷时间历程，通常所测量的应变匹配到2％误差以内在每个时间点；
• 随着SIMULIA fe-safe TureLoad Standalone询问模型中应变的任何一点，应力或位移是很简单的互动。通常需要几分钟来确定应变计量布置和几分钟到后台计算进行访问。一旦SIMULIA fe-safe TureLoad Standalone已计算出的载荷分布、比例并且结合疲劳事件的定义。用户只需要疲劳材料分配到的FEA模型中感兴趣的区域；
• Abaqus CAE插件使得Abaqus结果和加载数据可以无缝集成至Fe-safe。

8.SIMULIA erity Module in fe-safe（焊接疲劳分析包）

V erity是由Safe Technology和Battelle合作开发的对于网格不敏感的结构应力法（SSM），使用此方法工程师可以预测焊点和焊接结构的破坏位置，计算疲劳寿命。无论是点焊、线焊还是焊球，还是复杂载荷加载或者多轴疲劳问题，V erity都可以快速准确的给出寿命预测结果，同时也可以避免重复大量的试验，降低企业的试验和生产成本。

针对焊点分析问题V erity in fe-safe提供网格和载荷不敏感方法

• 基于由节点力计算得到的等效结构应力；
• 适用于于所有类型的焊接，所有类型的载荷，任意板的厚度；
• 无需用户做任何判断，避免了主观性，增加了可靠性与准确度；

软件特色功能：

• 拥有基于应力应变测试信号的疲劳分析技术；
• 支持弹性、塑性，单轴、多轴的应力和局部应变全面疲劳算法；
• 丰富的材料疲劳数据库；
• 支持各种载荷输入文件格式，并对载荷信号进行分析处理；
• 概率疲劳计算载荷与材料服从某种概率分布时，在一定设计寿命下结构的生存概率；
• 可以构造复杂的疲劳载荷谱；
• 生成丰富的疲劳计算结果；
• 界面操作易学易用；
• 丰富的CAE接口： Abaqus, Ansys, Nastran, I-deas, Hypermesh, Pro/E Mechanical；
• SIMULIA fe-safe/Rubber作为独特的、唯一的针对弹性合成橡胶材料的疲劳分析的市场化的软件，在橡胶疲劳分析方面提供了良好的工具；
• SIMULIA fe-safe独有的V erity高级焊接疲劳分析能力；
• 针对蠕变和蠕变疲劳交互作用，fe-safe提供独一无二的高级疲劳分析解决方案；
• fe-safe提供了测试实验和有限元结合的独特的疲劳软件解决方案，无缝集成到有限元分析环境，作为一种独特的提供相关的应变有限元分析载荷计算工具，即SIMULIA fe-safe TrueLoad Standalone测试真实数据疲劳分析包。