ليس من المنطقي مناقشة من من بين هؤلاء يقوم بتمدد عضلاته أكثر ومن من المرجح أن يفشل أولاً بسبب التعب. وذلك لأن لدينا حلاً عالمي المستوى من FEA للقيام بذلك نيابةً عنا. الفكرة وراء إظهار هذه الشخصيات هي إدراك أنه من الصعب التنبؤ بشكل تحليلي بموقع وشدة الضرر بناءً على تطبيق الحمل. علاوة على ذلك، يمكن أن تكون هناك طرق لا حصر لها لتطبيق الأحمال في الحياة الواقعية، لذا يجب أن يشتمل حل التعب القوي على مجموعة أدوات قوية لسيناريوهات التحميل المختلفة.
دعنا نسمي هؤلاء الهرقل السيد X والسيد Y والسيد Z والسيد W من اليسار إلى اليمين. يحمل السيد X حمولات متعددة في نفس الوقت بينما يحمل السيد Y والسيد Z والسيد W حمولة واحدة. يتمتع السيد Z بوضع فريد حيث تكون جميع الأحمال مضغوطة من الأعلى بيد واحدة. يمكن إدراك ألم السيد دبليو جيدًا في الصورة، وهو محاصر بالأحمال المطبقة على يديه بينما يحدث كل الضرر في أسفل ظهره. يحمل السيد X أثقل الحمولة، لكنه قد لا يكون أول من يشعر بالإرهاق لأن الأحمال موزعة بالتساوي على ظهره. كلما فكرنا في من سيهزم أولاً، كلما زاد حيرنا.
يواجه المهندسون الذين يصممون المنتجات والمسؤولون عن لصق ملصق الضمان على منتجاتهم وضعًا مشابهًا، باستثناء أولئك الذين يستخدمون حلول المتانة SIMULIA لدورة الحياة وتقديرات الأضرار. على الرغم من وجود العديد من التحديات في إجراء محاكاة دقيقة للمتانة، فإننا في هذه المدونة نركز فقط على سيناريوهات التحميل المختلفة وكيفية التقاطها في Fe-Safe.
سيناريوهات التحميل المختلفة من حيث المتانة
يتضمن سيناريو التحميل طبيعة التحميل نفسه وتطبيقه. يمكن أن يكون الحمل بسعة ثابتة أو حمل بسعة متغيرة. على سبيل المثال، الحمل الناتج عن حركة العمود المرفقي هو حمل ذو سعة ثابتة بينما الحمل الناتج من الحفر على الطريق الوعر هو حمل ذو سعة متغيرة.
كما ناقشنا سابقًا، يمكن أن يكون هناك عدد قليل من الأحمال تعمل جميعها في نفس الوقت، إما في نفس الموقع أو في مواقع متعددة. إذا كان النموذج غير خطي، فيجب معالجة سيناريو التحميل في تحليل العناصر المحدودة المقابلة. ومع ذلك، في حالة النماذج الخطية، فمن المنطقي إجراء تحميل وحدة FEA بشكل منفصل و الحجم والجمع الأحمال من أجل المتانة. يتمتع Fe-Safe بالقدرة على دمج الأحمال من الأحمال الفردية.
خوارزمية تدفق المطر: يتم حساب التعب دائمًا بعدد الدورات حيث أن كل دورة لها ضرر يتراكم معها. السؤال الكبير التالي هو كيفية حساب عدد دورات الحمل المتغير السعة! يبدو صاخبا جدا. الجواب هو طريقة حساب تدفق المطر المثبتة في الصناعة والتي يمكنها حساب العدد الفعال لدورات التحميل المتغير.
علاوة على ذلك، فإن الأحمال المتغيرة التي تقل عن حد التحمل يمكن أن تسبب التعب أيضًا. يعالج Fe-Safe هذا السلوك الجسدي الغريب ولكن الحقيقي عن طريق تعديل منحنى SN في حالة السعة المتغيرة. في الحياة الواقعية، تأتي معظم الأضرار من سعات الحمل التي تقل عن حد التحمل بسبب التحميل ذو السعة المتغيرة.
نمذجة المتانة غير الخطية في Fe-Safe
مع التذكير بأن هناك ثلاثة أنواع واسعة من اللاخطية: الهندسية، والمادة، والاتصال. في أي من هذه الحالات، لا يعمل نهج تراكب الأحمال. على الرغم من أن Fe-Safe لا يزال أفضل مرشح في السوق لمعالجة حالات المتانة غير الخطية، إلا أن حل FEA غير الخطي التنافسي مطلوب أيضًا للحصول على الضغوط الصحيحة. هذا الحلال هو أباكوس بالطبع.
أبسط الحالات هي الهندسة غير الخطية كما هو الحال في التشوه الكبير. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك هو تحرك العمود المرفقي من خلال إطلاق المكبس (بافتراض عدم وجود زحف أو تعب حراري). في مشاكل الحركة الكبيرة، لا يعمل تحميل الوحدة والتراكب. يجب إجراء تحليل إجهاد الحركة بالكامل في FEA غير الخطية أولاً. يجب تغذية Fe-Safe لاحقًا بتسلسل مجموعات بيانات الضغط.
الجانب غير الخطي التالي هو المادة. من السهل معالجة اللدونة المحلية في Fe-Safe باستخدام تصحيح اللدونة الخاص بـ Neuber. لا ينبغي تغيير أي شيء في نموذج FEA. تتطلب اللدونة العالمية تعريفًا غير خطي للمواد في نموذج FEA. يتطلب Fe-Safe كلا من الضغط بالإضافة إلى مدخلات الضغط من نتائج تحليل FEA. عادةً ما تكون أحداث اللدونة الكاملة ذات دورة منخفضة جدًا وسعة عالية بطبيعتها مثل التعب الميكانيكي الحراري والمطاط الصناعي.
تحميلات متعددة الكتل
العديد من سيناريوهات التحميل الواقعية تكون متسلسلة بطبيعتها حيث يتم تسلسل أحداث التعب واحدة تلو الأخرى. إنه أكثر شيوعًا في صناعة النقل والتنقل. خذ على سبيل المثال سيارة تسير لمسافة 100 ميل على أنواع مختلفة من التضاريس. كل تضاريس لها طرقها الخاصة التي تتميز بنوع الحصى المستخدم، والحفر، وقواطع السرعة وما إلى ذلك. ومن حيث Fe-Safe، فإن كل تضاريس لها إشارات حمل متغيرة خاصة بها في مساحة ثلاثية الأبعاد.
يتطلب تحليل الإرهاق لمثل هذا السيناريو متعدد الأحداث طريقة تحميل متعددة الكتل متاحة في Fe-Safe. تحتوي كل كتلة على إشارات الحمل المتغيرة الخاصة بها والمرتبطة بموترات إجهاد حمل الوحدة في الاتجاهات المعنية. يتم تكديس هذه الكتل واحدة فوق الأخرى. إذا كان التسلسل مهمًا، فيمكن أخذه في الاعتبار. يمكن لـ Fe-Safe حساب إجمالي عمر الكلال للحدث بالإضافة إلى الضرر الذي يحدث لكل كتلة لإعطاء مزيد من المعلومات حول الدورات الضارة. في حالة اللاخطية، يتم استبدال إشارات الحمل المتغير في كل كتلة بمجموعات بيانات الإجهاد والانفعال.
Fe-Safe هو رمز تعب شامل للغاية. هناك العديد من سيناريوهات التحميل المتقدمة المتاحة مثل الجمع بين أحمال الدورة العالية والدورة المنخفضة، والإجهاد الناتج عن الضوضاء والاهتزاز بما في ذلك PSD.