Comprendre les corrections de contrainte moyenne avec Ansys nCode DesignLife dans les analyses de fatigue par vibrations aléatoires

Rejoignez le forum des designers !

Votre expertise est essentielle pour la communauté. Rejoignez-nous et apportez vos connaissances !

Partagez, apprenez et évoluez avec les meilleurs professionnels du secteur.

Résumé

Dans ce blog, nous allons explorer l’importance d’Ansys nCode dans l’analyse de la fatigue causée par des vibrations aléatoires. Nous verrons comment nCode aide à corriger la contrainte moyenne et à prédire la durée de vie et la durabilité des structures soumises à des vibrations aléatoires.

Qu’est-ce que la durée de vie en fatigue et comment comprendre l’impact de la contrainte moyenne sur la durée de vie en fatigue ?

Durée de vie en fatigue désigne le nombre de cycles qu’une structure peut supporter avant de se rompre sous l’effet de charges répétées. Il s’agit d’une considération importante dans la conception technique, en particulier pour les structures soumises à des vibrations aléatoires.

Dommages dus à la fatigueest l’accumulation de fissures et de déformations microscopiques dans une structure causée par une charge cyclique. Ces petits dommages peuvent progressivement se développer et conduire à une défaillance catastrophique s’ils ne sont pas correctement traités.

Il est essentiel de comprendre la durée de vie en fatigue et les dommages dus à la fatigue pour prédire la durée de vie et la durabilité des structures. Ansys nCode fournit des outils et des méthodologies pour évaluer et prédire avec précision ces facteurs, permettant aux ingénieurs d’optimiser leurs conceptions et de garantir l’intégrité structurelle à long terme.

Contrainte moyenne désigne la contrainte moyenne subie par une structure lors d’une charge cyclique. Elle joue un rôle important dans la durée de vie en fatigue, car elle peut influencer de manière significative la croissance et la propagation des fissures de fatigue. L’endommagement par fatigue est principalement contrôlé par la plage de contraintes alternées, mais la contrainte moyenne pendant le cycle de contrainte peut également affecter l’endommagement par fatigue.

Des niveaux élevés de contrainte moyenne de traction peuvent accélérer les dommages dus à la fatigue et réduire la durée de vie globale d’une structure. D’autre part, les corrections de la contrainte moyenne peuvent aider à inclure les effets négatifs de la contrainte moyenne, améliorant ainsi la fidélité du résultat.

Ansys nCode propose des techniques avancées de correction de la contrainte moyenne qui permettent aux ingénieurs de tenir compte de l’impact de la contrainte moyenne sur la durée de vie en fatigue.

Ansys nCode DesignLife et analyse de fatigue par vibrations aléatoires

Figure 1 : Schéma du projet

Pour activer Ansys nCode DesignLife et utiliser ses méthodes de correction des contraintes moyennes pour l’analyse de la fatigue due aux vibrations aléatoires, nous suivrons les étapes décrites ci-dessous. En outre, le schéma du projet peut être référencé dans la Figure 1.

1. Tout d’abord, une analyse structurelle statique est mise en place où la contrainte moyenne est appliquée. Cela nous permet de tenir compte de l’influence de la contrainte moyenne sur la durée de vie en fatigue.
2. Ensuite, une analyse modale de la précontrainte est effectuée pour tenir compte des changements de rigidité dans les structures et permettre l’utilisation de la méthode de superposition des modes pour notre analyse dynamique linéaire.
3. Pour obtenir la fonction de réponse en fréquence (FRF) à partir de contraintes complexes, une analyse harmonique est résolue avec une excitation unitaire dans la gamme de fréquences qui nous intéresse.
   • Il est important de s’assurer que la charge est cohérente avec les spectres PSD. Dans notre cas, le spectre PSD est mesuré en G^2/Hz, et la charge harmonique est fixée à 1g.
4. Enfin, le logiciel nCode DesignLife est configuré, qui utilise les fichiers .rst de l’analyse harmonique et applique la charge PSD au système pour calculer le résultat de la vibration aléatoire et le résultat de la fatigue.

Figure 2 : Paramètres d’analyse de DesignLife

La première étape de la configuration de l’analyse consiste à déterminer la méthode de correction de la contrainte moyenne, comme le montre la figure 2. Il existe deux méthodes principales pour inclure l’effet de la contrainte moyenne :

1. Utiliser des courbes S-N distinctes à partir de données d’essai qui ont été développées en utilisant différents niveaux de contrainte moyenne. Si la contrainte moyenne réelle se situe entre ces courbes, les résultats sont interpolés. Elle est basée sur le rapport R ou le niveau de contrainte moyen.

2. Ajuster la plage de contraintes alternées à l’aide d’une théorie de correction de la contrainte moyenne. Les théories les plus utilisées pour la fatigue SN sont Goodman et Gerber. Il est important que les données de l’essai S-N contiennent une courbe développée sans contrainte moyenne (R = -1).

Figure 3 : Inclusion du résultat de l’analyse structurelle statique en tant que contrainte moyenne

Une autre étape cruciale à inclure dans notre analyse nCode DesignLife est la configuration de l’option Environnement de cas de charge statique. En choisissant l’environnement statique, nous pouvons considérer ses résultats comme une contrainte moyenne pour le calcul de la fatigue, comme le montre la figure 3. La contrainte moyenne extraite du cas de charge statique décalé est utilisée pour décaler la moyenne de tous les cycles dans le décompte prédit de l’écoulement de pluie.

Vous pouvez obtenir des informations précieuses en regardant la vidéo ci-dessous, qui vous guidera à travers le processus d’utilisation d’Ansys nCode DesignLife pour analyser les effets de la contrainte moyenne sur une structure soumise à une charge vibratoire aléatoire.

Rejoignez le forum des designers !

Votre expertise est essentielle pour la communauté. Rejoignez-nous et apportez vos connaissances !

Partagez, apprenez et évoluez avec les meilleurs professionnels du secteur.