简单快速地获取强度和耐久性洞察

耐久性始终是至关重要的设计标准之一，它关系到产品和品牌的底层价值。在本篇博客文章中，我们着重阐述为什么将测试和仿真相结合是优化和验证产品这方面性能的理想方式。此外，我们还会讲解 Simcenter 3D Specialist Durability 如何帮助工程团队使用专业的分步后处理方法，从仿真中充分提炼耐久性洞察。

成本高昂的耐久性测试

耐久性测试活动需要投入成本高昂的硬件资源，并且相当耗费人力。此外，它通常在项目所剩时间不多的时候执行，或是在任何时候项目都需要投入大量成本时执行。例如，当公司接近产品签收的那一刻，考虑不周的测试可能会对发布造成不堪设想的严重后果。此外，如果在生产过程中需要测试样品的耐久性，那么设定高效的场景至关重要。

复杂结构的耐久性洞察

对于复杂结构来说，例如汽车，我们可以很自然地预想到，在车辆的整个使用寿命期间，它们将经历繁杂多样的载荷情况（载荷循环）。简单盲目地开始全面测试所有场景将是一个复杂且成本高昂的过程，其间投入的时间可能漫长得没完没了。并且不管怎样，大多都是无用功。分析整个系统上的力学因素并不能说明这些力学因素对单个组件的影响。

这就是为什么前期耐久性洞察是关键。您可以利用仿真设置不同的场景来执行局部分析，从中发现哪些载荷事件对哪个位置很关键。然后，您可以了解哪些载荷会产生特定问题及其个中缘由。如此一来，您可以有效利用仿真来指导测试团队，支持他们通过应用高度有针对性的测试场景以显著提升效率。当然，亦可直接使用这些耐久性仿真结果，执行结构调整，从而实现设计优化。

耐久性测试和仿真专长的独特结合

在西门子，我们比其他任何人都更懂得如何结合测试和仿真，高效实现协同效应。有了 Simcenter，我们提供目前市面上唯一将二者相结合的平台。因此，我们深谙测试团队迫切需要应对的诸多挑战，也有能力应对自如。

我们的 CAE 解决方案 Simcenter 3D Specialist Durability 赋能工程师采用先进的疲劳寿命分析方法，基于真实的载荷工况快速精准地执行疲劳寿命预测分析。此外，该软件还提供一组后处理功能，专门设计旨在实施清晰的工作流程为重要问题提供即时解答。这些问题包括损伤何时发生？在什么情况下发生？损伤发生在哪里？其中的原因？

透过分步后处理提炼耐久性洞察

显然，仿真之后要做的第一件事是检查结果是否有意义。在设置并运行耐久性仿真分析案例后，工程师可以在结果表中全方位概览所有可能的结果。设置中的任何明显错误，例如，使用错误的单位制，都将在这里显现。

一旦确定分析结果有效，即可开始作进一步的后处理。通常，按照图 1 中的步骤操作，即可卓有成效地提炼耐久性洞察。Simcenter 3D Durability Specialist 提供适用于每个步骤的特定工具。

首先，分析事件

在很多情况下，耐久性分析涵盖大量可能发生的载荷事件，即一个载荷循环。因此，准确找到那些真正导致疲劳问题的载荷事件，着实颇具挑战性。若要尝试完全手动操作来弄清这一点，几乎是不可能完成的任务。正因为如此，Simcenter 3D Durability Specialist 提供一系列专用工具，用于分析各项事件的影响。它可以考察关键位置或用户定义的位置，亦可具体考察一个元件或一组元件。这样即可处理所有可能的耐久性结果，包括损伤、使用寿命、应力幅值和安全系数等。

通过这种方式，Simcenter 3D Specialist Durability 赋能工程师相当快速地洞察哪些事件会在何处造成损伤，这是进一步高效分析的必要出发点。

第二步，分析组件

下一步是使用此信息对事件级的各类型结果执行后处理。这其中涵盖了大量的后处理活动，从获得应力、应变、温度和强度分析（例如和静力破坏）的概述，到详尽的使用寿命和损坏分析。上述所有功能统统可以在 Simcenter 3D Durability Specialist 后处理器中找到。它们将有助于工程师加快检测关键区域。

第三，提炼局部耐久性洞察

最后，了解损伤背后的机制很关键。为什么会出现损伤？为了更好地理解问题，工程师可以更细化分析关键区域。一则很好的示例是涡轮机械，工程师需要及早了解高应力和高温是否同时发生。为此，他们仔细查看了所谓的花生图，这些图显示了不同参数之间的关系，帮助他们深入了解局部特性。在 Simcenter 3D Specialist Durability 的赋能支持下，工程师可以针对任意位置（节点、单元和方向）创建此类花生图。它涵括弹性/塑性应力/应变、温度和损伤等不同类型的数据。

以下是 Simcenter 3D Specialist Durability 中其他一些有趣的图示，这些图示尤为适合快速提炼耐久性洞察。

结语

Simcenter3D Specialist Durability 仿真解决方案提供所有必要的后处理工具，可有助于工程师提炼深刻的耐久性洞察。他们采用分步操作方法，即可快速找到重要问题的解答，例如：

• 在哪个事件中最终会出现强度或耐久性问题？
• 此问题会在何处发生？
• 故障背后的机制原理是什么？

以下做法有助于工程团队节省大量时间和成本：

• 避免将测试时间浪费在不“值得测试”的组件上
• 优化定义高效测试场景
• 提供必要洞察，有效改进结构，进而提升耐久性能

上述所有后处理功能皆可在 Simcenter 3D 2022.1 中找到，可助力工程师设计出持久耐用的产品。