FKM规范静强度和疲劳强度计算分析

1. 概述

WB-FKM/WB-FKM-Weld工具包是德国CADFEM公司基于FKM规范（德国机械协会主持和通过的机械产品强度评估规范）的基础上，在ANSYS WB内开发的针对结构母材及焊缝进行静强度和疲劳强度评估的工具包。

该工具包的最大优势是：基于ANSYS计算模型的模型信息，在图形用户界面定义相关设置（材料及载荷组合），基于有限元分析结果，自动嵌入FKM规范要求的静强度计算和疲劳强度计算流程和方法，自动将应力结果和相关物理量传递给工具包，采用名义应力和局部应力两种方法，在WB内计算并显示静强度安全系数和疲劳强度安全裕度。该工具包无须手动预先选择评估的热点区域，可以自动计算模型中的每个节点，从而允许工程师确定关键热点区域，从而能节省材料。

2. 工具包功能

本工具包针对母材及焊缝分别进行分析，主要功能包括：

1）材料编辑器及FKM材料库

将FKM规范内材料的相关参数进行了梳理和开发，同时支持新材料数据的创建，保存。

2）应力谱编辑器

该库将对交变载荷进行管理，使得分析疲劳的载荷谱能够方便的输入和生成，主要用于疲劳评估。

3）WB-FKM-Weld系列参数设置

包括一系列的FAT等级输入，平均应力修正方式，静强度或者疲劳强度选项，还包含求解内存设置，焊缝显示设置，语言设置等。

4）分析参数设置保存的导入导出功能

分析参数设置如果需要用到下一个模型时，可以选择设置参数的导入导出功能。

5）求解设置

包括求解对象和模型的选择，焊缝的自动侦探和手动添加、删除和编辑、载荷工况定义等功能。

6）报告生成

基于规范，进行构件的FKM焊缝静强度或疲劳强度评估，对应分析的中间数据和过程将通过报告自动生成得到，以供校核和评审使用。

3. 客户价值

• FKM规范是德国机械标准协会根据机械产品在实际工程中的应用情况，统计出来的关于极限强度和疲劳强队的使用规则，在欧洲多个工业领域（例如轨道交通、风机、通用机械及能源等领域）已得到大范围的应用。
• FKM规范考虑了机械产品各个方面的影响因素，对于非焊接结构，FKM标准考虑了构件材料、表面粗糙度、表面处理情况、残余应力情况、载荷情况等影响因素；对于焊接结构，FKM标准考虑了构件材料、焊接接头细分类别（FAT值）、表面处理情况、残余应力情况、载荷情况等影响因素。FKM标准提供了常见的表面处理方法，并针对这些方法给出了表面处理因子的上、下限。
• FKM规范同时采用名义应力法和局部应力法两种方式对机械部件进行评估，通过计算出结构的静强度及疲劳强度的安全系数，保证产品的可靠性及安全性。
• WB-FKM/WB-FKM-WELD工具包基于有限元分析结果，自动嵌入FKM规范要求的静强度计算和疲劳强度计算流程和方法，将ANSYS计算应力结果和相关物理量传递给工具包，在ANSYS Workbench内计算并显示评估的静强度及疲劳强度利用度。
• WB-FKM/WB-FKM-WELD工具包构建了FKM规范中的图形化的材料库（包含了FKM规范中的所有材料）及在载荷库，相关参数可进行编辑修改，并可以设置载荷组合。
• 基于WB-FKM/WB-FKM-WELD工具包用户无须手动预先选择评估的热点区域，可以自动计算模型中的每个节点，从而允许工程师确定关键热点区域，计算分析得到静强度及疲劳强度的利用度，节省材料。

来源：安世亚太科技股份有限公司