F15战斗机断头事件：nCode金属疲劳分析软件

导读：曾几何时，美国空军一架F15战斗机在模拟空战 时突然断裂分成两节，飞行员紧急弹射跳伞。如此惊魂事故发生后，美军大面积停飞F15战斗机，事故调查结果显示，该事故起因是战机上的一根金属纵梁发生疲劳损伤，进而发生脆性断裂 造成的。

吃瓜群众不禁要问，难道是美国战机去其他国家骚扰太频繁，太累自杀了？

调侃归调侃，相信机械相关专业的小伙伴们对金属部件的疲劳损伤都不陌生，简单来说，就是反复变化的载荷在远小于金属断裂损伤载荷的情况下，也会使金属机械性能逐渐变弱并最终发生损伤断裂。

标准定义是这样的：金属疲劳是指材料、零构件在循环应力 或循环应变作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。

一、机械事故与金属疲劳

实际上机械事故的发生，大多数都和金属疲劳有关，设计精密严谨的飞机也不例外。1967年美军刚刚出厂服役的F111战机40天内连续三架失事，最后一架居然在低空飞行时左翼直接掉落，调查发现事故原因是制造过程中的疲劳初始裂纹造成的。

02年台湾飞香港的“华航” CI611航班波音747 客机坠毁海面造成机上225人死亡，事故调查原因也指向舱体金属部件的疲劳开裂 。

二、疲劳计算现状

航空领域的事故由于影响重大而备受关注，机车、汽车及机械设备领域因为部件疲劳损伤造成的意外事故更是数不胜数。作为全球技术顶尖的飞机设计制造公司，能不重视部件疲劳损伤问题吗？

当然不会，事实上不但重视，而且是非常重视。但是疲劳损伤是相当诡异的一件事，金属部件做一百次疲劳试验 ，能出来99个结果，更别说结构更为复杂的复合材料，载荷工况复杂的航空部件了。因为疲劳损伤呈现的复杂性，所以现在的疲劳理论 更多是基于试验、测试及经验积累发展而来。

随着疲劳强度理论的发展，一般机械部件的疲劳损伤计算误差 基本能控制在合理范围内，航天航空 部件因为对重量的极度苛刻和空气动力载荷的复杂影响，依然处于试验为主计算辅助的阶段。

部件疲劳计算，国内小公司一般是不涉及的（当然，强度计算也做的不多），大中型公司产品的设计制造过程，都是要提前对产品进行强度和疲劳计算，达到满足质量要求和节约经济成本 的目的。产品涉及欧美的企业公司，都很重视设计仿真计算，毕竟欧美产品规范明明白白的写在那呢，不符合规范的产品一旦出事厂家会被罚的倾家荡产，产品设计规范一定程度上也起到了企业护身符的作用。

像我熟悉的风电行业，能向欧美大量出口风机整机企业目前还真没有，更多的是向南美洲、非洲 、中东等地区出口整机产品。既然是出口，当然要符合国际通行的欧美风电机组设计标准，该做的计算一个也不能少。风电整机行业，目前疲劳计算基本使用nCode软件做计算，使用Fesafe的也有但是少一些，其他疲劳计算软件很少有使用的，倒不是说其他软件计算不准或者不好用，主要是为了和大家保持一致，这样交流技术问题就能达到软件操作设置的级别，一句话就能明白对方的意思。

三、nCode 疲劳计算实操

为了能让大家更好的学习到nCode这款软件的工程使用方法，给大家介绍一下《nCode疲劳计算实操及工程案例应用》这门课程，该课程主要是软件基础操作和工程实操使用技巧。其实，在实际工作中，对软件的使用都是局限于很小的一部分，这部分弄通弄懂之后，后边更多的是重复操作。但是不要小看这一部分操作技巧，有没有做过实际工程项目 的，简单几句聊天就能看出来，因为企业工程师 绝不会像网络上的案例一样一步一步的设置软件，都会使用一些简单的小技巧节约时间简化流程。

以下是我的课程安排，想学习可以私信我

本课程采用Ansys 2019R3 版本进行录制，包括nCode软件基础操作，同时针对工程实际中经常用的高级功能进行了演示介绍。如：载荷谱 的处理，DCY文件建立及使用方法，材料疲劳性能工程计算方法等等。课程最后几节属于流程介绍，本人实际工程中主要涉及应力疲劳 ，对相关计算方法比较了解。应变疲劳 和焊缝疲劳接触过简单实际案例，其他案例流程属于软件流程操作，如涉及相关项目的计算，还需要学员自行学习更多专业背景知识。总之，全程干货讲解，触类旁通，对初学者及中高级软件应用工程师都能有所帮助。

还有一个工程实际问题，就是材料的疲劳属性问题。因为即使是相同的材料，处理加工工艺不同，其疲劳性能 也是千差万别。就像淬火工艺对钢材性能的影响一样，不同时间点的温度差一点，最后的钢材性能就不一样。不同的是钢材的强度性能可以通过实验测得，材料的疲劳性能做试验可就费了劲了，不仅单次试验测试周期极其的长，而且要想得到完整疲劳曲线 需要测试很多组数据才行。又找不到现成的材料数据使用，怎么办？

当然有办法，使用工程方法 计算出材料性能或者借鉴相似材料得到粗略性能都是可行方法。有这方面需求的小伙伴可以去看一下课程目录，如何得到材料疲劳性能，如何得到及处理载荷数据，如何使用简便方法做重复计算等等，我的这套精品课都给大家做了介绍。

四、nCode疲劳分析学习难吗？

说到学习，想起了刚毕业找工作那会，去企业面试，总会被问“会用什么软件？有项目经验吗？做过什么类型的项目？”，当时心里总是万马奔腾！上学期间就老师让做的一个项目，还能涉及多少个软件？这还没毕业呢能有什么项目经验？

毕业多年后，自己慢慢体会到项目实际经验代表的综合素质，体会到软件学 的多的学生所体现的背景意义，再去面试应届生时禁不住也会问一句“会用啥？做过啥？”照着书会操作软件，和实际项目用过软件，三两句话也就问清楚了，所以找工作的小伙伴们，技术人员面试别忽悠，二分钟不到人家内心就开始嘲笑你了，自然不可能有后续通知，还是踏实本分的好。当然，和人力资源的可以尽情忽悠，反正她们也不懂。

那小伙伴们又说了，上学期间又得陪女朋友，又得和小伙伴们出去浪，还得完成老师们的各种学术任务要求，那有时间学习软件操作和分析工程应用 案例啊？你这个疲劳分析软件啥玩意啊，难不难啊？时间都是挤得，工作后更得使劲挤才能有吃鸡的时间。至于软件难不难，只能回答3个字，真不难！甚至操作起来比强度 计算软件还容易呢，只要理解了计算方法原理，那简直容易的不要不要的。

一拖一连，一拖一连，再一拖一连，导入点击，完成！就是这么简单！不信看下图。

在软件右侧找到相关模块，如图拖动有限元输入模块到工作区内。

分别拖动计算引擎模块，载荷 输入模块，结构显示模块进入工作区，并分别点击模块中相同颜色的小方块进行数据连接 。

右击有限元输入模块，选择有限元 计算结果文件并导入。

点击工具栏内的蓝色三角按钮“run”计算程序，等待完成！

一个简单完整的疲劳计算流程就完成了，简单的让人不敢相信。当然，工程案例还需要更多的计算设置和软件操作，这只是给大家展示疲劳计算 的基本流程而已。

想要学习更多更专业的疲劳计算工程方法和流程，还是去仿真秀APP内看一下吧，毕竟学习这事越早越好。

作者：孙一凡 仿真秀优秀讲师

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