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nCode DesignLife案例—基于DesignLife的虚拟振动测试
设计寿命包括一个振动疲劳能力，使疲劳计算 能够进行模拟振动测试，使用PSD 或正弦扫频加载。除了PSD载荷，分析还需要FE的频率响应函数 （FRF）。这包括在各种频率下计算的一组实应力和虚应力，由与应用的PSD相同单位的单位载荷驱动。DesignLife还能够将振动荷载叠加到静态偏移荷载工况上。
这个例子分为三个部分。每个部分都可以独立运行。它们是：
基于PSD的简单切口板振动试验-单轴虚拟振动试验。
三轴顺序振动的多轴PSD振动试验-三轴顺序振动试验。
多轴PSD同步振动试验-三轴同步振动试验。
在本例中，将在缺口板上模拟一个简单的基于PSD的振动测试。此示例的文件位于\demo\designlife\10_Vibration\下的nCode安装文件夹中。您需要的文件有：
frequency_response_specimen.dat
frequency_response_specimen.op2
frequency_response_specimen_static.op2
testpsd.csv
vibration_process.flo
vibration_process_WithStaticOffset.flo
1.加载这个工作示例的演示文件，并在AvailableData窗口中展开有限元模型和多列数据树。
2.现在，将frequency _ response _ specimen . op2拖放到工作区，以创建FE输入图标。选中display以查看模型。
该模型是一个测试样本，由一个腰部板组成。在试验中，样品在左端被夹在试验装置上，并在右端沿Z方向施加随机加速度进行激励。
现在看下载荷。
3.从Available Data的Multi-column类别中，将testpsd.csv拖放到工作区中，以创建 MultiColumn Input 图标。
4.然后打开Display选项板，将DataValues和XYDisplay图示符拖放到工作空间中。将它们连接到MultiColumn Input图标，如下所示：
5.单击run按钮。
6.单击XY Display图标将其高亮显示，然后单击工作区顶部的工具栏图标分别选择X和Y轴为log，设置对数坐标系。
绘制加速度 PSD vs. Frequency的双对数图。屏幕现在应该看起来像这样：
可以看出，振动输入由随机加速度负载组成：
| Test.cvs 数据中的 PSD 值为：Frequency（Hz） | PSD Acceleration（m/s^2）^2/Hz） |
|---|---|
| 10 | 3.6 |
| 25 | 36 |
| 1000 | 36 |
下一个阶段是完成基本的分析过程。
7.打开StandardSolvers选项板，将 Vibration CAE Fatigue图示符拖动到工作空间上，并如图所示将其连接到FE Input和MultiColumn Input图示符。
Vibration CAE Fatigue图示符具有：
>>用于FE输入的两个接口：上接口（FRF Input）用于连接到包含频率响应函数的FE结果文件，下接口（Offset Loadcase Input）可用于输入静态偏移载荷情况。
>>用于PSD输入的两个接口：上接口（Multi-Column input）接受多列输入，下接口（Histogram Input）接受直方图输入。
>>两个输出板：上接口（compressed results（for display））产生用于FE显示的压缩结果，下接口（full result（tabulate））产生适于制表的未压缩结果。
8.现在，从Display选项板添加并连接 FE Display和 Data Values Display图示符，并分别连接到Vibration CAE Fatigue图示符的输出端口，如下图所示。
我们现在将配置并运行该流程。在配置过程中，我们将:
>>定义材质属性和映射。
>>设置载荷输入。
>>设置控制如何执行分析的其他属性。
1.在 Vibration Analysis 图示符上单击鼠标右键，然后选择 Edit Material Mapping。点击Yes
现在应该看到材质映射界面。试样由铝合金6082-T6制成，其标称UTS为350兆帕。由于我们在标准数据库中没有这种材料的任何疲劳特性，我们将根据UTS来估计它们。
2.单击 Material Mapping 对话框中的generation按钮，然后在 Material Generation对话框中设置以下内容：
Material Name: 6082_T6_estimate
Dataset Type: Standard SN
UTS （MPa）: 350
Material type: Aluminium
Standard error of log（N）: 0
3.单击OK。材质映射界面现在应该看起来如下所示。请注意，生成的素材被添加到Memory Material Database （MemDB），该数据库作为过程的一部分保存。
4.从 Select material to assign 区域拖动材质6082_T6_estimate，并将其放到Material Map中的Default Material上。该界面现在应该如下所示：
5.单击Ok完成材料定义。
6.再次右键点击Analysis 图示符，这次选择Edit Load Mapping，启动加载映射界面（下一个问题回答是或否无关紧要）。
7.在Edit Load Map对话框中选择FRF选项卡。
8.在AvailableLoads列表中，左键单击1-PSD Acceleration,并将其拖至 FRF Load Case Assignments > Load Case 1，如下所示。
10.单击ok完成加载设置。
11.现在再次右键单击VibrationAnalysis图标，这次选择Properties。按如下方式更改属性:
>>验证AnalysisGroup_ShellLayer = Top。（我们只需要计算一个面。）
>>设置analysis group _ solution location = Element。（这使用单元质心结果，而不是外推至节点的应力。）
>>设置AnalysisGroup_StressUnits = Pa。（样品尺寸以米为单位。）
>>设置SNEngine _ combination method = absmax principal。（在这个简单的例子中，我们不太可能看到主应力方向的任何旋转。）
其余的属性可以保留默认设置。属性屏幕现在应该如下所示：
12.单击OK完成设置。
然后run流程。
完成的过程应该是这样的（在稍微重新排列图示符之后）：
注意：您可以使用F9键让工作区占据更多的桌面空间。再次按F9切换回原始视图。
1.现在右键单击 FE Display 图示符并选择属性。
确保选择了 Results Legend对话框，然后单击Max. Min.。
将最小值设置为1E-10，然后单击apply。
2.单击OK关闭FE显示属性。
3.单击DataValuesDisplay2 图标的右上角将其展开。
4.然后单击第12列顶部（您可能需要向右滚动）以按照计算寿命的顺序对结果进行重新排序，如按计算寿命列出的结果中所示：
注意，预测寿命是3765次repeats。由于我们处理的是简单的PSD加载（不是工作循环），1“repeat”是 ExposureDuration设置的重复，在本例中默认为1秒。
基于振动的分析还应考虑其他结果。Return Period to Exceed UTS是预计超过材料UTS的预计时间（秒）。Largest Stress Cycle是最大的预期应力循环，在这种情况下，结果受到Analysis设置的 exposure duration的影响。
为了更准确地估计最大预期应力，exposure duration应设置为代表值，例如，如果分析已知测试的持续时间，则应使用该值。在本例中，如果我们将exposure duration更改为3600s，最大预期应力为326 MPa （$3.26 x 10^8 Pa$），接近但仍低于材料UTS，return period to exceed the UTS 仅为13000秒。这两个结果合在一起表明，损伤位于SN曲线的高应力区。
为了进一步研究这一点，我们可以通过将CheckStaticFailure属性设置为Warn并重新运行分析来查看是否有很大比例的损伤位于SN曲线的高应力区域。CheckStaticFailure属性有两个作用；
>>在标准（非振动）SN分析中，将对超过材料UTS的每个实体发出警告。
>>从1000循环点对SN曲线进行校正，以关注应力范围为2 UTS的轴。
注意，预测寿命是1990重复。同样，由于我们处理的是简单的PSD加载（不是duty cycle），1次“Repeat”只是1秒，因此这个结果代表1990秒。 七个样品已经在振荡器上进行了测试，下表总结了应用谱的寿命结果：
应用谱的寿命结果：
测试数据也可以绘制在威布尔图 上，如下所示:
对于这个简单的情况，分析结果显然与实验数据非常相关。
5. （可选）如果您还有时间，您可能想探索一些其他属性的效果。例如，DesignLife支持四种不同的算法，用于根据应力PSD预测雨流范围的概率密度函数。这些是：
Lalanne
Dirlik
Narrow Band
Steinberg
Lalanne和Dirlik方法是最常用的方法，适用于各种载荷条件。Narrow Band，实际上只适用于窄带条件。否则就是很保守了。有趣的是，如果你尝试一下，你会发现在这种情况下它工作得非常好，因为虽然输入负载覆盖了一个很宽的范围，但关键区域的结构响应基本上是窄带的。
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