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이들 중 누가 근육을 가장 많이 늘리고 피로로 인해 누가 먼저 실패할지 논쟁하는 것은 의미가 없습니다. 그 이유는 우리가 이를 수행할 수 있는 세계적 수준의 FEA 솔루션을 보유하고 있기 때문입니다. 이러한 문자를 보여주는 아이디어는 하중 적용에 따라 손상 위치와 심각도를 분석적으로 예측하는 것이 어렵다는 것을 깨닫는 것입니다. 또한 실제 생활에서 하중을 적용할 수 있는 방법은 무한할 수 있으므로 강력한 피로 솔루션에는 다양한 하중 시나리오를 위한 강력한 도구 상자가 있어야 합니다.
이 헤라클레스를 왼쪽부터 Mr. X, Mr. Y, Mr. Z, Mr. W라고 부르겠습니다. X씨는 동시에 여러 개의 짐을 나르는 반면, Y씨, Z씨, W씨는 하나의 짐을 나르고 있습니다. Z 씨는 한 손에 하중이 위에서부터 모두 압축되는 독특한 상황을 가지고 있습니다. W씨의 통증은 영상에서도 잘 구현되어 있는데, 손에 가해지는 하중에 눌려 있고, 손상은 모두 허리에 발생하고 있다. X 씨는 가장 무거운 짐을 지고 있지만, 짐이 등 전체에 고르게 분산되어 있기 때문에 그가 가장 먼저 피로해지는 것은 아닐 수도 있습니다. 누가 먼저 KO할지 생각할수록 우리는 더욱 혼란스러워집니다.
제품을 설계하고 제품에 보증 라벨을 부착하는 엔지니어도 비슷한 상황에 처해 있습니다. 단, 수명 주기 및 손상 예측을 위해 SIMULIA 내구성 솔루션을 사용하는 엔지니어는 예외입니다. 정확한 내구성 시뮬레이션을 수행하는 데는 많은 어려움이 있지만, 이 블로그에서는 다양한 하중 시나리오와 Fe-Safe에서 이를 캡처하는 방법에만 중점을 두고 있습니다.
내구성의 다양한 로딩 시나리오
로드 시나리오에는 로드 자체의 특성과 해당 적용이 포함됩니다. 부하는 일정한 진폭 또는 가변 진폭 부하일 수 있습니다. 예를 들어, 크랭크샤프트의 운동으로 인해 발생하는 하중은 일정한 진폭의 하중이고, 거친 도로의 움푹 들어간 곳에서 발생하는 하중은 가변 진폭 하중입니다.
앞에서 설명한 것처럼 동일한 위치 또는 여러 위치에서 동시에 작용하는 몇 가지 하중이 있을 수 있습니다. 모델이 비선형인 경우 해당 유한 요소 해석에서 하중 시나리오를 해결해야 합니다. 그러나 선형 모델의 경우 단위 부하 FEA를 별도로 수행하는 것이 합리적입니다. 확장 및 결합 내구성에 대한 부하. Fe-Safe에는 개별 부하의 부하를 결합하는 기능이 있습니다.
레인플로우 알고리즘: 피로는 각 주기마다 누적되는 피해가 있으므로 항상 주기 수로 계산됩니다. 다음으로 중요한 질문은 가변 진폭 부하의 사이클 수를 계산하는 방법입니다! 너무 시끄러워 보입니다. 그 대답은 가변 로딩의 유효 사이클 수를 계산할 수 있는 업계에서 입증된 Rainflow 계산 방법입니다.
더욱이, 내구성 한계보다 작은 가변 하중도 피로를 유발할 수 있습니다. Fe-Safe는 가변 진폭의 경우 SN 곡선을 수정하여 이상하지만 실제적인 물리적 동작을 해결합니다. 실제 생활에서 대부분의 손상은 가변 진폭 하중으로 인해 내구성 한계보다 낮은 하중 진폭으로 인해 발생합니다.
Fe-Safe의 비선형 내구성 모델링
비선형성에는 기하학적, 재료, 접촉이라는 세 가지 광범위한 유형이 있다는 점을 기억하세요. 두 경우 모두 하중 중첩 접근 방식은 작동하지 않습니다. Fe-Safe는 여전히 비선형 내구성 문제를 해결하는 데 시장에서 가장 좋은 후보이지만 정확한 응력을 얻으려면 경쟁력 있는 비선형 FEA 솔버도 필요합니다. 그 해결사는 아바쿠스 물론.
가장 간단한 상황은 대규모 변형과 같은 비선형 형상입니다. 일반적인 예는 피스톤 발사를 통해 움직이는 크랭크샤프트입니다(크리프 및 열 피로가 없다고 가정). 대규모 모션 문제에서는 단위 로드 및 중첩이 작동하지 않습니다. 전체 동작 응력 분석은 먼저 비선형 FEA에서 수행되어야 합니다. 나중에 Fe-Safe에는 일련의 응력 데이터 세트가 제공되어야 합니다.
다음 비선형 측면은 재료입니다. Fe-Safe에서는 Neuber의 가소성 보정을 사용하여 국부적 가소성을 쉽게 해결할 수 있습니다. FEA 모델에서는 아무것도 변경할 필요가 없습니다. 전역 가소성에는 FEA 모델의 비선형 재료 정의가 필요합니다. Fe-Safe에는 FEA 해석 결과에서 응력과 변형률 입력이 모두 필요합니다. 전체 가소성 이벤트는 일반적으로 열기계 및 탄성중합체 피로와 같이 본질적으로 매우 낮은 주기와 높은 진폭을 나타냅니다.
다중 블록 로딩
많은 실제 하중 시나리오는 피로 이벤트가 차례로 연결되는 본질적으로 순차적입니다. 이는 운송 및 이동성 산업에서 더 일반적입니다. 다양한 지형에서 100마일을 주행하는 자동차를 예로 들어 보겠습니다. 각 지형에는 사용된 자갈 유형, 움푹 들어간 곳, 과속 차단기 등을 특징으로 하는 고유한 도로가 있습니다. Fe-안전 의미에서 각 지형에는 3차원 공간에서 고유한 가변 하중 신호가 있습니다.
이러한 다중 이벤트 시나리오의 피로 해석에는 Fe-Safe에서 사용할 수 있는 다중 블록 로딩 방법이 필요합니다. 각 블록에는 각 방향의 단위 하중 응력 텐서와 관련된 자체 가변 하중 신호가 있습니다. 이 블록은 서로 겹쳐져 있습니다. 순서가 중요하다면 고려할 수 있습니다. Fe-Safe는 이벤트의 총 피로 수명과 블록당 가해진 손상을 계산하여 손상 주기에 대한 더 많은 통찰력을 제공할 수 있습니다. 비선형성의 경우 각 블록의 가변 하중 신호는 응력-변형 데이터 세트로 대체됩니다.
Fe-Safe는 매우 포괄적인 피로 코드입니다. 높은 주기와 낮은 주기 하중의 조합, PSD를 포함한 소음 및 진동 기반 피로 등 다양한 고급 하중 시나리오를 사용할 수 있습니다.
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