模块​​​​​​​​​​​​​​

如果负载由两个主导型负载状况（例如上下载荷工况）和一个恒定负载而决定，则 FEMFAT basic 是运行强度分析的理想工具。

BASIC 模块可以分析受比例负载的部件的疲劳寿命或耐久安全性。

它能够考虑到大量可能存在的影响因素，这可更容易获得符合真实情况的疲劳寿命预测。
焊缝和点焊连接可以与基材同时运行分析。

对多轴负载进行疲劳寿命预测是一项很大的挑战。这是因为即使单个负载本身均不造成危险，多个负载的叠加也可能导致达到临界总损伤值。   

典型的多轴负载部件（如轮轴、车身结构等）同时受到不同方向的负载。制动、加速、坑洼等因素所产生的力对车身结构持续施加可变的载荷。

因此，可靠的疲劳分析需要运用特殊的解决方法。FEMFAT 使用的方法基于学术文献、最新内部开发以及与国际领先机构合作研究项目。所有的方法、理论和假设已经并且继续在无数项目中成功使用，及加以验证。

FEMFAT max 可能的分析内容包括每个 FE 节点的损伤或疲劳寿命、耐久安全系数、静态安全系数和多轴性程度。

您可以根据载荷类型在 ChannelMAX 和 TransMAX 之间选择：

使用 ChannelMAX 时，负载时间信号结合来自 FEMFAT 中单位载荷工况的相应应力，并线性叠加。这类似于在台架上使用伺服液压缸从多个方向同时对零部件加载的情况。

如果可以通过瞬态应力分布来描述载荷工况序列，则可选择 TransMAX 模块。这意味着负载时间历程的每个时间点都有单独的应力结果。与 ChannelMAX 基于通道的方法相反，这里没有线性叠加。因此即使在有限元分析中考虑到非线性效应，也可以进行疲劳强度分析

MAX 主要特点：

•  对轴部件、悬挂系统、车身框架、发动机部件、白车身等进行可靠而有效的多轴疲劳分析
• 与多体模拟和测量数据软件的各种不同载荷时间信号格式的接口
• 基于通道或瞬态负载数据定义
• 危险截面和节点过滤器可缩短分析时间
• 许多不同的等效应力理论
• 短纤维增强复合材料的疲劳寿命预测，包括正交各向异性材料数据
• 无限数量的负载通道
• 可压缩大型时间历程的能力（缩短分析时间）
• 与 FEMFAT weld 和 FEMFAT spot 兼容，可同时分析基础结构和焊接连接。
• 用 LAMINATE 评估连续纤维增强复合材料（仅在 ChannelMAX 中）
• 附加工具，如用于建模和分析振荡现象或弹性体的 Harmonic 和 Elastoloads。

为了确保车辆或车辆驾驶室的结构强度，往往需要无数的点焊和冲压铆钉。这些点焊和冲压铆钉很有成为潜在初期裂纹部位的风险，因此需要极为可靠的疲劳分析方法。

FEMFAT spot 恰恰提供了所需的分析方法，正确模拟连接点的刚度及疲劳强度。
为此目的有两种不同的方法供选用：

基于应力的评估方法
对于基于应力的评估，焊点连接由刚度优化的详细的壳体模型（nugget 模型）描述。这些 nugget 可以用 FEMFAT 中集成的网格重划器模块或使用其它的预处理器生成。使用网格重划器或 ANSA 预处理器的优势是实现全自动定义。下一步是对包含焊点模型的结构进行应力分析，为疲劳寿命预测提供基础。

另一个FEMFAT spot分析能力是使用Nastran 超级单元技术。在此，可以对整个车身进行详细的连接点缺口应力分析。 

力法评估
在这种情况下，点焊连接由简化连接（梁单元 + 连接单元、实体单元 + 连接单元、CWELD 等）表示。根据 JSAE 法从内力和力矩计算出的解析应力是疲劳分析的基础，此方法是众所周知的 Rupp 法的改进版。与基于应力的方法相比，特别是因为可以省略 nugget 生成，总体分析时间特别短。然而，网格质量对结果有较大影响。

两种分析方法中疲劳寿命预测的核心是一个 XML 格式的数据库。该数据库基于试验结果，其中包含许多与疲劳相关的参数。该数据库还允许对连接进行灵活定义，例如在同一个计算过程中使用不同类型的连接（点焊、铆钉）和等效应力，或者对于每个连接钣金件进行单独的材料分配等。此外，专门用于螺纹连接的分析可以创建总共三排的 nugget 元素（网格重划器或 ANSA）并进行分析。

FEMFAT spot 可作为 BASIC, MAX以及 SPECTRAL 疲劳分析的影响系数，也可与 WELD 组合。

具有高度随机性的激发机制（例如，振动台激励或道路激振）信号所必需的长时间序列，增加了计算工作量。FEMFAT spectral 为此提供了理想的解决方案。多轴损伤分析直接在频域进行（“随机响应疲劳”），这可大大减少疲劳分析的时间。

为此，SPECTRAL 在频域使用信号的替代描述，即所谓的 PSD — 功率频谱密度。多轴损伤分析在频域进行。

与 FEMFAT ChannelMAX 基于通道的模拟类似，FEMFAT spectral 采用基于单位载荷的方法。在每个载荷方向及所关注的频率范围内施加一个恒定的单位激励。通过在频域中使用模态减小的响应分析，可以有效地对这些负载进行数值模拟。得到的结果是相应的模态应力和每单位载荷工况下的一组模态传递函数。在此基础上，SPECTRAL 产生局部应力的相应传递函数，然后利用负载的功率密度来缩放，以得出实际应用情况下的总体负载。

由于在许多应用中，负载之间不完全相互独立，通过定义交叉功率谱密度（交叉 PSD），FEMFAT spectral 提供了考虑到各个不同负载之间的相位关系的选项。交叉功率谱密度的使用可提供额外的优势，即可以用统计学正确的方式实现等效应力 PSD 的形成。

在后续损伤分析中，与经典的危险截面法同时 Dirlik 或 Rayleigh 概率模型也得到应用。

主要特点：

• 随机负载的多轴损伤分析
• 频域的模拟过程计算高效且可靠，计算时间短
• 根据 Dirlik 和 Rayleigh 分布的概率模型
• 分析不同负载情况，而不必重复有限元分析
• 许多影响系数均可用，包括用于同时分析基材和焊缝连接的 WELD。

该模块可以根据测得的应变时间历程计算安全系数或损伤，也可比较测量的应变和模拟的应变。

FEMFAT strain 是台架试验和虚拟结构分析之间的链接。
使用此模块，您可以根据测量的应变来进行局部疲劳预测 — 这里不需要有限元模型 (STRAIN calc)。
第二个可能的应用针对模型的校准：将在真实部件上测量的应力与来自模拟所得的数值进行（图形上的）比较 (STRAIN comp)。

FEMFAT strain 可作为 BASIC 和 MAX 中的附加分析目标 (STRAIN comp) 使用。STRAIN calc 是一个独立的模块。

LAMINATE 是用于分析连续纤维增强复合材料（可在 ChannelMAX 中获取）的模块。

对层压板面中各层的上下表面进行损伤分析。分析方法隶属于“危险截面危险分量”法，并已移植于层压板面，同时考虑到纤维断裂和中间纤维断裂的情况。此外，当使用实体模型（通常为 8 节点六面体）时，也可以分析层断现象。

疲劳分析所需的材料包括平行和垂直于纤维方向、以及层压平面中的剪切载荷方向的静强度参数（抗拉和抗压强度）和循环材料数据（S-N 曲线）。

目前支持 Abaqus inp 和 odb 中具有 COMPOSITE 特性的 Shell 和 solid 单元。

Laminate 的主要特点：

• 连续纤维增强复合材料的多轴疲劳分析
• 评价纤维断裂、中间纤维断裂和层断现象
• 在单次计算运行中同时分析包含标准材料（钢，铝等）和层压板的混合结构
• 分别显示每一单层和每个应力分量的结果（损伤、应力振幅、平均应力、S-N 曲线等）
• 平均应力对耐久极限和斜率/循环极限的影响
• 各层的常规表面处理系数
• 统计影响

为了适应焊接结构的现代化发展，对焊缝精确的疲劳寿命预测已成为不可或缺的技术。FEMFAT weld 在此可大力协助您。

在确定焊接结构的疲劳寿命或安全系数时，您可以依靠 FEMFAT weld 所提供的灵活性：其所实施的方法可以同时分析板壳（shell）和实体（solid）模型。在此可以完全省略对焊缝几何形装， 即对焊根和焊趾倒圆赘详的建模。

使用 FEMFAT visualizer 可便捷定义壳体单元-壳体单元和壳体单元-实体单元的焊缝连接 — 不依赖于有限元分析计算。在疲劳计算中，有限元结构应力通过从数据库获取缺口系数进行放大以获得焊缝根部和焊趾以及焊缝起点终点处的缺口应力，然后进行分析。数据库以 ASCII 格式提供。因此，您可以修改其中的缺口系数和材料参数，甚至添加新连接以获得更好的预测品质。

另一方面，SolidWELD 方法使用应力插值方法来进行分析。这里，使用插值在一定深度（可由用户指定）确定应力，并将其与基于许多测试的主 S/N 曲线进行比较。
ANSA以及 SimLab  预处理器通过自动生成焊接连接以及 焊缝 分析所需的所有定义，确保最大的用户友好性。当然也可以使用任何其他预处理器来生成焊接连接。

WELD 的强大功能范围还包括灵敏度分析，用于识别关键焊缝几何参数，以及按照标准规范评估焊缝，例如 BS7608 或 Eurocode 3。 

FEMFAT weld 模块可以与 BASIC、MAX 和 SPECTRAL 组合使用。

热机械疲劳 (TMF) 分析， 即对受到热和机械组合载荷作用的零部件进行疲劳寿命预测，是疲劳分析领域中最具挑战性的任务之一。使用 FEMFAT heat，您便可做好应对这一挑战的充分准备。

TMF 分析的目的在于计算波动高温负载环境影响下机械载荷造成的部件的损伤，如涡轮增压器、气缸盖、排气歧管等。
FEMFAT heat 理论基层很大程度上来自 Sehitoglu 教授（美国伊利诺伊大学）所证明的方法。它使用有限元分析所确定的随时间变化的温度分布、弹塑性应力和应变进行疲劳寿命分析。

这种方法的主要优势就是考虑到三个相关的损伤机制：

• 机械损伤
• 氧化损伤
• 蠕变损伤

由于热机械疲劳分析需要额外的材料参数以及依赖于温度的材料特性，因此 FEMFAT 材料数据库已经扩充了有限数量的常用材料，包括所有必要的材料参数。

我们很乐意针对数据库中未包含的材料提供关于测试和 FEMFAT 材料卡创建的咨询。

该模块可进行静态安全系数的计算。

FEMFAT break 是唯一不涉及动态载荷分析的模块。相反，BREAK 以线性应力为基础分析单调载荷情况下直至产生裂纹的延展性。
在此，可以考虑的影响系数包括应力梯度、材料延展性、结构尺寸、温度、局部材料属性以及表面残余应力。

FEMFAT break 可用作 BASIC 和 MAX 分析目标。

VISUALIZER 是一种快速、不依赖于接口的 3D 后处理器，用于显示 FEMFAT 结果和有限元应力。此外，VISUALIZER 也被用于 shell 模型的焊接定义。 

VISUALIZER可以对 FEMFAT 结果（例如损伤或疲劳寿命以及安全系数）进行评估和记录。其中，可供选择的附加输出选项对于更深入地了解结果以及如何解释这些结果特别有帮助。它包括了可能会用在 FEMFAT 分析的所有参数（目前超过 50 个），包括等效应力幅度和平均应力以及所有激活的影响系数对局部 S/N 曲线的影响。

此外，在 MAX 和 SPECTRAL 分析中可图示局部等效应力时间历程和损伤时间历程以及最具破坏性的通道/模态。

除了后处理器的经典功能外，FEMFAT visualizer还为FEMFAT焊接模块提供了有用的预处理功能。它使焊缝的定义变得快速而简单。这可以通过集成在VISUALIZER的WELDseamScanner完全自动完成。另外，只需点击几下鼠标，就可以在FE模型上定义焊缝的走向。连接的类型（T形连接，重叠连接等）会被自动识别。有关焊缝形状的细节可以在视觉辅助的帮助下定义。

另一个实用功能“3D 截图”可将任何 PowerPoint 文档变成一个小型后处理器：模型和当前显示的 FEMFAT 结果可以从 VISUALIZER 导出，之后并入 PowerPoint 中。此时，结构不仅仅是一个静态的截图，而是一个可从众多视角观察的完整模型！

FEMFAT提供了从当前计算机将计算任务自动分配到多个同步运行的处理器进行计算的可能。并行计算是通过将一个计算组分解为给定数量的，尽可能同样大小的计分算组并同时对各个分组进行FEMFAT运算来实现的。分组的部分计算结果 (*.fps 文件) 最终被合成为完整结果文件。

并行疲劳寿命计算的授权可以是专署的Parallel-Token 或常规授权。