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피로해석

winLIFE  피로해석 전문 프로그램


  • 개발사: Steinbeis Transfer Center (독일)
  • 피로 수명 계산  – Without FEA (Finite Element Analysis)
    : FEM 결과 없이도 피로수명 예측이 가능하다.
    : nominal stress and local stress and strain concepts

          - With FEA (Finite Element Analysis) - FEM의 결과를 이용한 계산

  • 제공되는 모듈
    Basic (Uniaxial) – Nominal stress, local stress and local strain method
    Multiaxial – local stress and local strain method
    Gearwheels and Bearings – 기어와 베어링을 위한 전문 모듈 제공
  • Welding – Nominal stress, local stress, Structural concept을 적용
    표준으로 사용되는 FKM guideline뿐만 아니라, 인증 등에 필요한 다양한 guideline (next slide)을 적 용하여 SN 곡선 을 생성할 수 있다.

• 다른 프로그램과 달리 FEM 결과 없이도 피로수명 예측이 가능하다.

• FEM stress 결과를 winLIFE로 쉽게 import할 수 있다.

• 표면 Node의 stress tensor 데이터를 ASCII format으로 저장할 수 있는 프로그램이라면 어떤 FEM 프로그램과도 interface할 수 있다.

• 기어 & 베어링을 위한 전문 모듈인 Gearwheels and Bearings 모듈을 제공한다.

• 여러 인증기관에서 제시하는 Guideline (next slide)을 적용하여 SN 곡선을 생성할 수 있다.

• SN곡선 생성에 필요한 Material database를 제공한다.

• Workflow를 단순화하여 사용자가 쉽게 사용할 수 있다.

• Mohr circle 등에 대한 값을 그래프로 확인할 수 있어 multiaxial problem 인지의 여부를 쉽게 파악할 수 있다.

• 실험의 방법 및 횟수를 결정하는데 도움을 준다.


* winLIFE 는 다양한 역학적 하중을 받는 제품의 수명을 Finite-Element Program 과 연계하여 계산할 수 있는 소프트웨어로써 20 년 동안 특히 자동차 , 군수산업 , 풍력발전 , 조선 및 기계공학 분야에 적용되고 있습니다 . 

<< winLIFE 기능 >>

• Nominal stress, local strain approach using notch factors 을 기초로 한 제품수명 예측

• Finite Elements Analysis 와 연계하여 모든 노드에서의 stress 를 winLIFE 로 import 가능

• Load spectrum 의 생성과정부터 계산결과의 출력까지 제품수명 계산의 전 과정 제공

• 유저가 결과값을 검토할 수 있도록 상세한 결과 내용이 담긴 프로토콜 제공

• Internet-Material Data Base (SQL-Queries)

• winEVA, winADAM 과 Interface 가능 (Data interchange)

• Multi-axial problem 에서 100 개의 Load-Time-Function 을 동시에 사용 가능

• FVA 과 DIN( 독일표준화연구소 ) 에 의거한 기어 및 베어링의 수명 예측

• Rolling bearing 수명 예측

해석 사례


  • 물성치 정보를 이용한 S-N Curve의 생성 과정
  •  winLIFE의 다양한 재료 데이터베이스
  •  다축 피로 응력 환경에서의 피로 수명 계산
  •  구조물의 용접부에 대한 피로 수명 계산

적용 범위


  • 재료 물성치 정보를 바탕으로 한 S-N Curve 제작
  • 피로 수명 및 피로 손상 합계(Fatigue Damage Sum) 예측
  • 기어 및 베어링, 다축 응력 피로, 구조물 내 균열의 피로 성장 등 다양한 특수 조건에서의 피로 수명 계산








Overview

Property
Short description
Details
Limitations
remarks

winLIFE FKM

QUICKCHECK


Static prove,

Fatigue prove:

Using FKM-guideline and

advanced procedures for

welded and non-welded

structures with local

stresses coming from FEA.


Static, fatigue and endurance limit

prove according to FKM-guideline

for the point of prove.

Extensions to FKM:

Finding the critical point as the

prove point by analysing all nodes

on the surface. A worst-case

analysis is done to find the critical

stress combination and for this the

utilisation ratio is predicted.


Only for local

stresses not for

nominal stresses


Static and fatigue

prove strongly

according FKMguideline

for the

prove point.

Search the prove

point out of all

surface nodes using

powerful methods

extending FKM

guideline.


winLIFE BASIC

Basic fatigue analysis for

proportional load case


Powerful analysis according to

Nominal Stress Method, local

elastic stress, local strain approach.

Project management system,

databases available


Only 1 loading

This module is

prerequisite for the

use of all other

winLIFE modules

with exception to

QUICK CHECK.


winLIFE

MULTIAXIAL


Multiaxial fatigue: critical

plane approach


Up to 200 loadings can be used.

Critical plane approach for

multiaxial cases, a) static and b)

modal superposition c) nonlinear

extensions, Weldings can analysed

by several procedures.


Max. 200

loadings


This module is

needed in addition to

winLIFE BASIC


winLIFE

MULTIAXIAL

MULTICORE


As winLIFE Multiaxial

but with optimal use of all

processor cores


Simultaneous calculation because

the nodes to be calculated are

divided between several cores.

Calculation speed increased 4x

with 8 cores, 2.9x with 4 cores



20% price increase

over winLIFE

Multiaxial


winLIFE

CRACKGROWTH


Crack Propagation using

Nominal Stresses


Calculating Crack Growth in Mode

I according to Paris and Erdogan

Ratwani


Until now only

for Nominal

Stresses


This module is

needed in addition to

winLIFE BASIC


nLIFE

GEARWHEEL&BEARING


Fatigue analysis:

Calculation for component

parts necessary for

calculating gearwheels and

bearings. It is

recommended to use it

together with the ZARsoftware

of HEXAGON


User must know characteristics of

gearwheels. Use of HEXAGON

Software recommended.



This module is

needed in addition to

winLIFE BASIC


VIEWER4WINLIFE

Graphical representation

of results FEA (stress and

strain) and fatigue within

winLIFE


The user can show the FEA results

like stress and strain coming from

ANSYS, Nx, NASTRAN, FEMAP,

ABAQUS and winLIFE results like

damage sum, number of cycles

until failure, number of repetitions

until failure, different kinds of

equivalent amplitudes, and safety

against endurance limit. Units

conversion happens while data

import.



This module is

needed in addition to

winLIFE BASIC


winLIFE RANDOM

FATIGUE


Fatigue calculation based

on PSD results


Results of node stresses given as

PSD are used for fatigue analysis



Only for linear,

ergodic and

stationary

process

This module is

needed in addition to

winLIFE BASIC


winLIFE STATISTIC

Getting relations between

single parameters and

fatigue life in between a

parameter range


Creating combinations of

parameters (DOE), automatic

calculation of variants, multiple

nonlinear regression analysis, and

graphical presentation of results.

Investigating Sensitivity and

robustness!