MSC Software Confidential
PowerPoint_TemplateBackground_Front-4-3.jpg
Introduction to MSC Nastran 2013 (I)
NEF : Nastran Embedded Fatigue
Presented By: BumKyung Seo
November, 2013
The MSC Nastran Advantage
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
Fatigue Analysis
What is Fatigue?
Traditional fatigue analysis
Fatigue analysis process
What is NEF?
NEF vs. MSC.Fatigue
Solution parameter
Material definition
Load definition
Why NEF?
Application
Agenda
2
12/6/2013
MSC Software Confidential
Empirical
Black Box
Relationship
Deformations
Fatigue Failure
Fatigue is:
“Failure” under a repeated or otherwise varying load which never
      reaches a level sufficient to cause failure in a single application.
     (deformation based approach)
Fatigue is:
“Failure” under a repeated or otherwise varying load which never
      reaches a level sufficient to cause failure in a single application.
     (deformation based approach)
What is Fatigue?
12/6/2013
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
Stress or Strain range
The bigger the range the faster the failure
Fatigue life reduces exponentially with range
SCATTER
Stress Range
Primary Factor Affecting Fatigue  – Stress Range
Empirical
Black Box
Relationship
Deformations
Fatigue Failure
12/6/2013
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
 
Constant amplitude fully reversedcycles in to S-N diagram
Log S
Log N
Mean stresses
=
Palmgren
Miner
Notches, etc, etc, etc..
Rainflow Cycle Counting
Block loading
Irregularsequences
Palmgren
Miner
Goodman
3
1
2
4
5
1
2
1
3
2
1
Secondary Factors Affecting Fatigue
How this is implemented in Analysis & Design?
12/6/2013
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
cylinder_fatigue
Sensitivity AnalysisSensitivity Analysis
Geometry & FEAGeometry & FEA
(Stress/strain) Results(Stress/strain) Results
LoadingLoading
Materials InformationMaterials Information
Damage DistributionsDamage Distributions
Fatigue Life ContoursFatigue Life Contours
Tabular ResultsTabular Results
cylinder_fatigue_log_life_flights_detail_20018
Fatigue
Options
Everything else is post processingEverything else is post processing
A Traditional FE Based Fatigue Design Analysis
12/6/2013
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
Fatigue analysis process - with MSC Fatigue
7
12/6/2013
FIN file
FES file
NastranSOL101
Patran DBfile
Fatiguesolver
FEF resultsfile
Read intoPatran DB file
Other types ofresults producedinteractively
PFMAT(materials)
Duty cycle tool
OP2 file
The OP2, Patran DB and FES files are significant bottlenecksmaking the analysis of large models difficult
12/6/2013
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
NEF = Nastran Embedded Fatigue
                (from MSC Nastran 2013 and later.)
Fatigue solver embedded directly into the FEA tool
stress extraction transparent to user
Two approaches evaluated here
Quai-Static
SOL 101
Modal Transient
SOL 112
SOL 200 with NEF
What is NEF?
8
12/6/2013
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
NEF vs MSC Fatigue
Differentiating between a GUI Based Approach and Solver Embedded
MSC Fatigue (GUI driven)
When to use
Failure investigation.
Sensitivity studies (eg effect of load change).
Where stresses are from non Nastran solvers.
For highly interactive analysis.
Where a large amount of post processing is
      anticipated.
NEF (solver embedded)
When to use
Well defined processes.
Large models.
Many load inputs.
For optimisation of parts or systems.
Simpler and more concise file management.
Extremely fast analysis.
BDF file auditable process.
12/6/2013
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
Unit : MPA
Analysis type E-N
CPU : 8 thread
FE-result : Stress
Stress combination : Max. ABS Stress
Mean stress correction : SWT
Plasticity correction : Neuber
Result location : Element
Generic Solution Parameter
10
12/6/2013
MSC. Fatigue 설정
NEF 설정
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
11
12/6/2013
Material definition
MSC. Fatigue 설정
NEF 설정
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
12
12/6/2013
Load history definition
NEF 설정
MSC. Fatigue 설정
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
속도향상  - Drastically reduce the time taken for large fatigue and durabilitysimulations.
Large model 해석가능 - Thereby increase fatigue analysis model sizes
         (There will be no theoretical limit to the size of model that can be handled.)
중간 과정 데이터 제거- Remove the need for intermediate data by combining thetraditional 2 separate processes.
단순해진 파일관리 - Easier model portability by embedding the process within theMSC Nastran input file.
명료화된 해석절차 - The fatigue process is far more transparent by opening up theopportunity for any analyst to include a fatigue calculation with every stress run.
최적화에의 응용 - Optimize fatigue calculations by coupling fatigue analysis and anOptimization Solution.
Why NEF?
13
12/6/2013
12/6/2013
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
Application1 – Modal superposition Method
14
FEA
91,783 elements
85,491 quads
6,033 tri’s
17 bars
234 springs
8 lumped masses
96,793 nodes
580,758 dof
Entity List
Solution Time
Disk space Usage
Files
12/6/2013
MSC Software Confidential
MSC Software Confidential
Application2 – Optimization with NEF
15
Entity List
Shape Optimization Without Fatigue Criteria
Shape Optimization With Fatigue Criteria
12/6/2013
down-arrow-icon.jpg
How to take into account
Fatigue Criteria within
Optimization Simulation
Process ?
Material : Aluminium
Young Modulus :  70 000 Mpa
Poisson Coefficient : 0.3
e = 255 Mpa
r = 448 Mpa
Comparison of results obtained for the different steps
MSC_logo_red_web.eps
MSC Software Confidential
16
  12/6/2013
NEF release schedule and sources for more information
Fatigue solutions
Nastran solution routines
Stress-Life solver
Strain-Life solver
FOS (both S-N & E-N)
Critical Plane Method (m/axial)
Parallel processing
Utilities tools
SOL 101 - statics
SOL 103 – modal stresses
SOL 112 – modal  loads
SOL 200 – optimization
Docs: QRG, User Guide,Release Guide
Nastran Fatigue 2013 (already released)
Fatigue solutions
Nastran solution routines
Spot Weld solver
Seam Weld solver
Vibration Fatigue
Short Fibre Composites
Thermo Mechanical Fatigue
Dang Van
Stress Gradients
Super-elements
SOL 109/400
SOL111
Nastran Fatigue  2014 and beyond
12/6/2013
MSC_logo_red_web.eps
MSC Software Confidential
Pre  support for NEF 2013:
Fatigue solutions
Nastran solution routines
Stress-Life solver
Strain-Life solver
FOS (both S-N & E-N)
Critical Plane Method (m/axial)
Parallel processing
Utilities tools
SOL 101
SOL 103
SOL 112
SOL 200
Patran (Pre&Post) preference for NEF 2013
With
Patran 2013
Note That Use of Patran as a Pre-Post Tool Will Be Covered In Another Webinar
Non Patran users can use a template system until their Pre Processor implements NEF Pre
MSC_logo_red_web.eps
MSC Software Confidential
Post support for NEF 2013:
Fatigue solutions
Nastran solution routines
Stress-Life solver
Strain-Life solver
FOS (both S-N & E-N)
Critical Plane Method (m/axial)
Parallel processing
Utilities tools
SOL 101
SOL 103
SOL 112
SOL 200
Patran (Pre&Post) preference for NEF 2013
OP2
F06
CSV File
FEF (Patran results file)
FER
UNV
HYP (2013.1)
Other Post support options for NEF 2013
With
Patran 2013
Note That Use of Patran as a Pre-Post Tool Will Be Covered In Another Webinar
MSC_logo_red_web.eps
MSC Software Confidential
19
  12/6/2013
Thank You
support.kr@mscsoftware.com