Metody ładowania w Fe-Safe – Blog PLM Tech Talk

Join the forum for Designers!

Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!

Share, learn and grow with the best professionals in the industry.

Nie ma sensu debatować, u kogo z nich mięśnie są najbardziej rozciągane, a kto jako pierwszy poddaje się zmęczeniu. Dzieje się tak dlatego, że mamy światowej klasy rozwiązanie MES, które robi to za nas. Ideą ukazania tych znaków jest uświadomienie sobie, że trudno jest analitycznie przewidzieć lokalizację i stopień uszkodzenia na podstawie przyłożonego obciążenia. Co więcej, obciążenia można przykładać na nieskończone sposoby w rzeczywistym życiu, dlatego solidne rozwiązanie zmęczeniowe powinno posiadać solidny zestaw narzędzi dla różnych scenariuszy obciążenia.

Nazwijmy tych Herkulesów panem X, panem Y, panem Z i panem W, od lewej do prawej. Pan X niesie wiele ładunków jednocześnie, podczas gdy Pan Y, Pan Z i Pan W niosą jeden ładunek. Pan Z ma wyjątkową sytuację, w której wszystkie obciążenia działają ściskająco z góry na jedną rękę. Na zdjęciu dobrze widać ból pana W. Jest on unieruchomiony przez obciążenia przykładane do dłoni, podczas gdy wszystkie uszkodzenia dotyczą jego dolnej części pleców. Pan X dźwiga najcięższy ciężar, ale być może nie jest pierwszym, który się męczy, ponieważ obciążenia rozkładają się równomiernie na jego plecach. Im bardziej zastanawiamy się, kto znokautuje pierwszy, tym bardziej jesteśmy zaskoczeni.

Inżynierowie, którzy projektują produkty i są odpowiedzialni za naklejenie etykiety gwarancyjnej na swoje produkty, są w podobnej sytuacji, z wyjątkiem tych, którzy korzystają z rozwiązań wytrzymałościowych SIMULIA do szacowania cyklu życia i uszkodzeń. Chociaż przeprowadzenie dokładnej symulacji trwałości wiąże się z wieloma wyzwaniami, na tym blogu skupiamy się wyłącznie na różnych scenariuszach ładowania i sposobach ich uchwycenia w Fe-Safe.

Różne scenariusze ładowania w zakresie trwałości

Scenariusz obciążenia uwzględnia charakter samego obciążenia i jego zastosowanie. Obciążenie może mieć stałą lub zmienną amplitudę. Na przykład obciążenie generowane przez ruch wału korbowego ma stałą amplitudę, podczas gdy obciążenie pochodzące z dziur na nierównej drodze jest obciążeniem o zmiennej amplitudzie.

Jak wspomniano wcześniej, może działać kilka obciążeń jednocześnie, w tym samym miejscu lub w wielu lokalizacjach. Jeżeli model jest nieliniowy, wówczas w odpowiedniej analizie elementów skończonych należy uwzględnić scenariusz obciążenia. Jednakże w przypadku modeli liniowych sensowne jest wykonanie MES obciążenia jednostkowego osobno i skalować i łączyć obciążenia zapewniające trwałość. Fe-Safe ma możliwość łączenia obciążeń z poszczególnych ładunków.

Algorytm przepływu deszczu: Zmęczenie jest zawsze obliczane jako liczba cykli, ponieważ z każdym cyklem wiążą się kumulujące się uszkodzenia. Kolejnym ważnym pytaniem jest, jak obliczyć liczbę cykli obciążenia o zmiennej amplitudzie! Wydaje się taki głośny. Odpowiedzią jest sprawdzona w branży metoda liczenia Rainflow, która pozwala obliczyć efektywną liczbę cykli przy zmiennym obciążeniu.

Co więcej, zmienne obciążenia o wytrzymałości mniejszej niż graniczna mogą również powodować zmęczenie. Fe-Safe rozwiązuje problem tego dziwnego, ale rzeczywistego zachowania fizycznego, modyfikując krzywą SN w przypadku zmiennej amplitudy. W prawdziwym życiu większość uszkodzeń wynika z amplitud obciążenia poniżej granicy wytrzymałości z powodu obciążenia o zmiennej amplitudzie.

Nieliniowe modelowanie trwałości w Fe-Safe

Przypominając, że istnieją trzy główne typy nieliniowości: geometryczna, materiałowa i kontaktowa. W żadnym z tych przypadków metoda superpozycji obciążeń nie działa. Chociaż Fe-Safe jest nadal najlepszym kandydatem na rynku do rozwiązywania przypadków nieliniowej trwałości, wymagane jest również konkurencyjne narzędzie do rozwiązywania nieliniowych MES, aby uzyskać prawidłowe naprężenia. Tym rozwiązaniem jest Abakus Oczywiście.

Najprostszą sytuacją jest geometria nieliniowa, jak przy dużych deformacjach. Typowym przykładem jest wał korbowy poruszający się podczas odpalania tłoka (zakładając brak pełzania i zmęczenia cieplnego). W przypadku dużych problemów związanych z ruchem jednostka obciążenia i superpozycja nie działają. Całą analizę naprężeń ruchu należy najpierw przeprowadzić w trybie nieliniowym MES. Później Fe-Safe powinien być zasilany sekwencją zestawów danych na temat naprężeń.

Następnym aspektem nieliniowym jest materiał. Lokalną plastyczność można łatwo skorygować w Fe-Safe za pomocą poprawki plastyczności Neubera. W modelu MES nie trzeba nic zmieniać. Globalna plastyczność wymaga nieliniowej definicji materiału w modelu MES. Fe-Safe wymaga danych wejściowych zarówno naprężenia, jak i odkształcenia z wyników analizy MES. Zdarzenia pełnej plastyczności mają zwykle charakter bardzo niskocyklowy i o dużej amplitudzie, takie jak zmęczenie termomechaniczne i zmęczenie elastomeru.

Ładowanie wieloblokowe

Wiele rzeczywistych scenariuszy obciążeń ma charakter sekwencyjny, w których zdarzenia zmęczeniowe są powiązane jeden po drugim. Jest to bardziej powszechne w branży transportu i mobilności. Weźmy przykład samochodu przejechanego przez 100 mil w różnym terenie. Każdy teren ma swoje własne drogi charakteryzujące się rodzajem użytego żwiru, dziurami, ogranicznikami prędkości itp. W sensie Fe-Safe każdy teren ma własne sygnały zmiennego obciążenia w przestrzeni trójwymiarowej.

Analiza zmęczenia takiego scenariusza obejmującego wiele zdarzeń wymagała metody ładowania wieloblokowego dostępnej w Fe-Safe. Każdy blok ma własne sygnały obciążenia zmiennego powiązane z tensorami naprężenia obciążenia jednostkowego w odpowiednich kierunkach. Bloki te są ułożone jeden na drugim. Jeśli kolejność ma znaczenie, można ją rozważyć. Fe-Safe może obliczyć całkowitą trwałość zmęczeniową zdarzenia, a także uszkodzenia wyrządzone na blok, aby uzyskać lepszy wgląd w szkodliwe cykle. W przypadku nieliniowości sygnały zmiennego obciążenia w każdym bloku są zastępowane zbiorami danych naprężenia i odkształcenia.

Fe-Safe to bardzo kompleksowy kod zmęczeniowy. Dostępnych jest wiele zaawansowanych scenariuszy obciążeń, takich jak kombinacja obciążeń o wysokiej i niskiej częstotliwości, zmęczenie spowodowane hałasem i wibracjami, w tym PSD.

Join the forum for Designers!

Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!

Share, learn and grow with the best professionals in the industry.