Samenvatting
In deze blog verkennen we het belang van Ansys nCode bij het analyseren van vermoeiing veroorzaakt door willekeurige trillingen. We zullen leren hoe nCode helpt bij het corrigeren van de gemiddelde spanning en het voorspellen van de levensduur en duurzaamheid van constructies die worden blootgesteld aan willekeurige trillingen.
Wat is vermoeiingslevensduur en de impact van gemiddelde spanning op de vermoeiingslevensduur begrijpen
Vermoeiingslevensduur verwijst naar het aantal cycli dat een constructie kan doorstaan voordat deze het begeeft bij herhaalde belasting. Het is een belangrijke overweging bij het ontwerp van constructies, vooral voor constructies die aan willekeurige trillingen worden blootgesteld.
Vermoeiingsschadeis daarentegen de opeenstapeling van microscopische scheurtjes en vervormingen in een constructie veroorzaakt door cyclische belasting. Deze kleine beschadigingen kunnen geleidelijk groeien en tot catastrofaal falen leiden als ze niet op de juiste manier worden aangepakt.
Inzicht in vermoeiingslevensduur en vermoeiingsschade is essentieel voor het voorspellen van de levensduur en duurzaamheid van constructies. Ansys nCode biedt hulpmiddelen en methodologieën om deze factoren nauwkeurig te beoordelen en te voorspellen, zodat ingenieurs hun ontwerpen kunnen optimaliseren en de structurele integriteit op lange termijn kunnen garanderen.
Gemiddelde spanning verwijst naar de gemiddelde spanning die een constructie ondervindt tijdens cyclische belasting. Het speelt een belangrijke rol in de vermoeiingslevensduur, omdat het de groei en verspreiding van vermoeiingsscheuren aanzienlijk kan beïnvloeden. Vermoeiingsschade wordt voornamelijk bepaald door de wisselspanning, maar de gemiddelde spanning tijdens de spanningscyclus kan ook de vermoeiingsschade beïnvloeden.
Hoge gemiddelde spanningsniveaus kunnen vermoeiingsschade versnellen en de totale levensduur van een constructie verminderen. Aan de andere kant kunnen gemiddelde spanningscorrecties helpen om de negatieve effecten van gemiddelde spanning op te nemen, waardoor het resultaat getrouwer wordt.
Ansys nCode biedt geavanceerde correctietechnieken voor gemiddelde spanning waarmee ingenieurs rekening kunnen houden met de impact van gemiddelde spanning op de vermoeiingslevensduur.
Ansys nCode ontwerplevensduur en vermoeiingsanalyse door willekeurige trillingen
Afbeelding 1: Projectschema
Om Ansys nCode DesignLife in te schakelen en de gemiddelde spanningscorrectiemethoden ervan te gebruiken voor de analyse van vermoeiing door willekeurige trillingen, zullen we de volgende stappen uitvoeren die hieronder worden geschetst. In Figuur 1 kunt u bovendien naar het projectschema verwijzen.
- Ten eerste wordt er een statische constructieanalyse opgezet waarbij de gemiddelde spanning wordt toegepast. Hierdoor kunnen we rekening houden met de invloed van de gemiddelde spanning op de vermoeiingslevensduur.
- Vervolgens wordt er een voorspanningsmodale analyse uitgevoerd om rekening te houden met stijfheidsveranderingen in de constructies en het gebruik van de modussuperpositiemethode voor onze lineaire dynamische analyse mogelijk te maken.
- Om de frequentieresponsfunctie (FRF) van complexe spanningen te verkrijgen, wordt een Harmonische analyse opgelost met een eenheidsimpuls over het frequentiebereik van belang.
- Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat de belasting consistent is met de PSD-spectra. In ons geval worden de PSD-spectra gemeten in G^2/Hz, en wordt de harmonische belasting ingesteld op 1g.
- Tot slot wordt de nCode DesignLife software ingesteld, die de .rst-bestanden van de harmonische analyse gebruikt en de PSD-belasting aan het systeem koppelt om het resultaat van de willekeurige trillingen en de vermoeiing te berekenen.
Afbeelding 2: Analyse-instellingen van DesignLife
De eerste stap bij het instellen van de analyse is het bepalen van de gemiddelde spanningscorrectiemethode zoals getoond in Figuur 2 Er zijn twee hoofdmethoden voor het opnemen van het gemiddelde spanningseffect:
1. 1. Gebruik maken van verschillende S-N krommen van testgegevens die ontwikkeld zijn met verschillende gemiddelde spanningsniveaus. Als de werkelijke gemiddelde spanning tussen deze krommen valt, worden de resultaten geïnterpoleerd. het is gebaseerd op R-verhouding of gemiddeld spanningsniveau
2. Het aanpassen van het wisselspanningsbereik met behulp van een gemiddelde spanningscorrectietheorie. De meest gebruikte theorieën voor SN-vermoeiing zijn Goodman en Gerber. Het is belangrijk dat de S-N testgegevens een kromme bevatten die ontwikkeld is zonder gemiddelde spanning (R = -1).
Figuur 3: Inclusief het resultaat van de statische constructieanalyse als gemiddelde spanning
Een andere cruciale stap om op te nemen in onze nCode DesignLife analyse is het instellen van de Static Load Case Environment optie. Door de statische omgeving te kiezen, kunnen we de resultaten ervan beschouwen als gemiddelde spanning voor vermoeiingsberekening, zoals getoond in Figuur 3, zodat de gemiddelde spanning uit het statische offset-belastingsgeval wordt gebruikt om het gemiddelde van alle cycli in de voorspelde regenboogtelling te verschuiven.
U kunt waardevolle inzichten verwerven door de onderstaande instructievideo te bekijken, die u door het proces leidt van het gebruik van Ansys nCode DesignLife om de effecten van gemiddelde spanning op een constructie onder willekeurige trillingsbelasting te analyseren.