Fatigue разработана на основе многолетних теоретических и экспериментальных исследований, проводимых компаниями MSC и nCode в области анализа усталостных разрушений, долговечности и ресурса. Анализ долговечности и ресурса осуществляется либо на основе результатов конечно-элементного расчета, который выполняется системами MSC Nastran или Marc, либо на базе экспериментальных данных, а также усталостных характеристик материалов.

Fatigue применяется при анализе и оптимизации:

• авиационных конструкций, подверженных низкочастотным и случайным нагрузкам;
• узлов автомобилей и автомобильных двигателей;
• газотурбинных двигателей;
• железнодорожного подвижного состава;
• судовых конструкций
• и т.д.

Исходной информацией для Fatigue является история нагружения конструкции, которая может быть определена как путем расчета переходных динамических процессов, так и вводом результатов натурных испытаний или статистических данных. Вычисляются предельное число циклов, время работы конструкции, появление и рост трещин, разрушение, повреждаемость и другие параметры работоспособности конструкции.

В MSC Fatigue реализованы следующие методы оценки долговечности и возможностей:

• расчет многоцикловой усталости S-N метод для оценки общего периода работы до разрушения. Коррекция средних напряжений в цикле осуществляется посредством методов Гудмена, Гербера и др.;
• расчет малоцикловой усталости E-N метод для оценки времени работы до образования трещины инженерных размеров. Различные методы коррекции средних напряжений, учет пластических деформаций. Используются методы Морроу, Зигера-Беста, Смита-Вастсона-Топпера и др.;
• возможность расчета долговечности с использованием данных как статического, так и динамического расчета в псевдостатической постановке и методом модальной суперпозиции. MSC Fatigue позволяет напрямую применять данные о динамическом поведении конструкции, полученные в MSC Adams;
• оптимизация конструкции с использованием критериев долговечности, анализ чувствительности к изменению качества поверхности, видов упрочнения, изменения характера нагружения, амплитуды сигнала и многое другое;
• расчетная оценка долговечности с учетом температурозависимых усталостных свойств материала и циклического характера теплового нагружения исследуемой конструкции. Используются модули TMА и Dtlib Thermocycling Solver. Предусмотрена возможность задания связи температурных нагрузок с историями нагружения как для отдельных блоков нагружения, так и для каждого цикла;
• моделирование развития трещины — анализ роста трещины от цикла к циклу, создание вида в пороговой области. Учет характера истории нагружения, последовательности циклов, эффектов «залечивания» трещины, состояния исследуемой поверхности и влияния окружающей среды;
• модуль вибрационной усталости — расчеты усталости с использованием спектров нагружения, взаимных корреляционных функций, кросс-спектра и т.п. Специальные алгоритмы расчета при узкополосном и широкополосном воздействий. Расчет при различных формах распределения сигнала при стационарном случайном воздействии;
• Анализ долговечности при многоосном, непропорциональном нагружениях, учет коэффициентов биаксиальности и изменчивости тензора переменных напряжений. Различные методы расчета опасных плоскостей, отдельные алгоритмы расчета для малоциклового и многоциклового нагружений исследуемой конструкции;
• долговечность сварных швов, точечной, лучевой и лазерной сварки, автоматическое распознавание зон сварки в модели;
• анализ долговечности вращающихся конструкций, колес и т.п.;
• программные датчики деформаций и напряжений. Корреляция расчетных и экспериментальных данных, подготовка и оптимизация программы испытаний;
• вспомогательные утилиты для преобразования истории нагружения, многоканальные редакторы историй нагружения, конвертеры и т.п. Прямая трансляция файлов многоканальных историй нагружения (форматы RPC и s3t). Информация из файлов об истории нагружения распознается пре-постпроцессорм и подгружается в MSC Fatigue автоматически.

Оценка долговечности рамы ходовой тележки электровоза в Fatigue (ОАО «Коломенский Завод»)

Fatigue содержит специализированную базу данных с усталостными характеристиками материалов.