Fe-safe软件主要功能

一、SIMILIA FE-SAFE介绍

Fe-safe 是世界上最先进的高级疲劳耐久性分析软件，是基于有限元模型的疲劳寿命分析软件包。由英国 Safe Technology 公司开发和维护。2013年被Dassault Systemes收购，作为达索Simulia品牌下的疲劳耐久性分析软件系统。

Safe Technology是设计和开发耐久性分析软件的技术领导者，在软件开发过程中，进行了大量材料和实际结构件的试验验证。在多轴疲劳耐久性分析产品和服务中，Fe-safe 是旗舰性的产品。新版本中，引入了超过100项功能的改进，保持了最高级耐久性分析软件的领军地位，分析速度有了显著的提高，并且添加了很多新特征和一些独特的功能，使功能更强大。用户界面的改进，使得 Fe-safe 更容易使用。

二、SIMILIA FE-SAFE模块介绍

SIMULIA fe-safe高级疲劳分析软件包包含如下模块：

1. SIMULIA fe-safe（基础疲劳分析包）：

工业行业给制造商施加越来越大的压力，要求其使用更少的材料，提供轻量级但更强劲的组件，降低维护成本和召回成本，用更少的时间。

许多公司使用先进的有限元分析计算设计压力，但疲劳分析往往仍然通过电子表格分析方式，人工采集的应力。由于非常容易错过失效位置，这种方式耗时和不可靠的。实验室中针对原型机的结构组件疲劳测试亦非常的耗时。如果原型机过早失效，则一种昂贵的、设计-测试-再设计的开放式循环是必要的。项目时间节点和交付就会延迟。

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帮助用户解决一下问题：

（1）结构组件的疲劳寿命；

（2）裂纹扩展与否；

（3）材料的优化，哪些材料可以保留，哪些额外的材料需要添加；

（4）设计的可靠性；

（5）哪些载荷引起疲劳损伤；

（6）导致疲劳裂纹的原因是什么？

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，相关案例如：

1、某样机后纵臂链接焊点的疲劳分析

2、管道架悬挂组件的疲劳分析

3、柴油机活塞的疲劳裂纹

4、某型增压器扭转隔离器弹簧的疲劳分析

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

是用来评估复合材料疲劳分析的软件包。简单的负载状态导致单个复合成分的复杂行为，使得预测复合材料的疲劳寿命具有非常大的挑战性。此外，频率和加载历史影响的处理只能采用基于物理理论方法。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；

--基于以下物理本质及理论：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。主要客户有 Perkins Engines, Caterpillar and Arvin Meritor 等。

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，提供独一无二的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 Verity Module in fe-safe（焊接疲劳分析包）

Verity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，Verity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Verity in fe-safe提供网格和载荷不敏感方法

1.基于由节点力计算得到的等效结构应力；

2.适用于于所有类型的焊接，所有类型的载荷，任意板的厚度；

3.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；