Zrozumienie korekcji średniego naprężenia za pomocą Ansys nCode DesignLife w analizach zmęczenia wibracjami losowymi

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.

Streszczenie

W tym blogu zbadamy znaczenie Ansys nCode w analizie zmęczenia spowodowanego przypadkowymi wibracjami. Dowiemy się, jak nCode pomaga w korygowaniu naprężeń średnich oraz przewidywaniu żywotności i trwałości konstrukcji poddawanych losowym drganiom.

Co to jest trwałość zmęczeniowa i zrozumienie wpływu średniego naprężenia na trwałość zmęczeniową

Zmęczone życie odnosi się do liczby cykli, jakie konstrukcja może wytrzymać, zanim ulegnie zniszczeniu pod wpływem powtarzającego się obciążenia. Jest to ważne uwzględnienie w projektowaniu inżynierskim, szczególnie w przypadku konstrukcji poddawanych przypadkowym wibracjom.

Uszkodzenia spowodowane zmęczeniemnatomiast jest to nagromadzenie mikroskopijnych pęknięć i odkształceń w konstrukcji spowodowanych cyklicznymi obciążeniami. Te niewielkie uszkodzenia mogą stopniowo narastać i prowadzić do katastrofalnej awarii, jeśli nie zostaną odpowiednio zaadresowane.

Zrozumienie trwałości zmęczeniowej i uszkodzeń zmęczeniowych jest niezbędne do przewidywania żywotności i trwałości konstrukcji. Ansys nCode zapewnia narzędzia i metodologie umożliwiające dokładną ocenę i przewidywanie tych czynników, umożliwiając inżynierom optymalizację projektów i zapewnienie długoterminowej integralności strukturalnej.

Oznacza stres odnosi się do średniego naprężenia doświadczanego przez konstrukcję podczas cyklicznego obciążenia. Odgrywa znaczącą rolę w trwałości zmęczeniowej, ponieważ może znacząco wpływać na rozwój i propagację pęknięć zmęczeniowych. Uszkodzenia zmęczeniowe są kontrolowane przede wszystkim przez zakres naprężeń przemiennych, ale średnie naprężenie podczas cyklu naprężeń może również wpływać na uszkodzenia zmęczeniowe.

Wysokie średnie poziomy naprężeń rozciągających mogą przyspieszyć uszkodzenia zmęczeniowe i skrócić ogólną żywotność konstrukcji. Z drugiej strony, średnie korekty naprężenia mogą pomóc uwzględnić negatywne skutki średniego naprężenia, poprawiając wierność wyniku.

Ansys nCode oferuje zaawansowane techniki korekcji naprężenia średniego, które pozwalają inżynierom uwzględnić wpływ naprężenia średniego na trwałość zmęczeniową.

Ansys nCode DesignAnaliza zmęczenia wibracyjnego i losowego

Rysunek 1: Schemat projektu

Aby umożliwić Ansys nCode DesignLife i wykorzystać jego metody korekcji naprężeń średnich do analizy zmęczenia wibracjami przypadkowymi, wykonamy następujące kroki opisane poniżej. Dodatkowo schemat projektu można zobaczyć na rysunku 1.

1. Po pierwsze, przeprowadzana jest statyczna analiza konstrukcyjna, w której przykładane jest średnie naprężenie. Pozwala to uwzględnić wpływ średniego naprężenia na trwałość zmęczeniową.
2. Następnie przeprowadzana jest analiza modalna naprężenia wstępnego, aby uwzględnić zmiany sztywności konstrukcji i umożliwić wykorzystanie metody superpozycji modów do naszej liniowej analizy dynamicznej.
3. Aby uzyskać funkcję odpowiedzi częstotliwościowej (FRF) ze złożonych naprężeń, analizę harmoniczną rozwiązuje się za pomocą jednostkowego wzbudzenia w całym zakresie częstotliwości będącym przedmiotem zainteresowania.
   • Ważne jest, aby upewnić się, że ładowanie jest zgodne z widmami PSD. W naszym przypadku widma PSD są mierzone w G^2/Hz, a obciążenie harmoniczne jest ustawione na 1g.
4. Na koniec instalowane jest oprogramowanie nCode DesignLife, które wykorzystuje pierwsze pliki z analizy harmonicznych i mapuje obciążenie PSD do systemu w celu obliczenia losowych wyników wibracji i zmęczenia.

Rysunek 2: Ustawienia analizy DesignLife

Pierwszym krokiem w przygotowaniu analizy jest określenie metody korekcji średniego naprężenia, jak pokazano na rysunku 2. Istnieją dwie główne metody uwzględniania efektu średniego naprężenia:

1. Używanie różnych krzywych SN z danych testowych, które zostały opracowane przy użyciu różnych średnich poziomów naprężenia. Jeśli rzeczywiste średnie naprężenie mieści się pomiędzy tymi krzywymi, wyniki są interpolowane. opiera się na współczynniku R lub średnim poziomie naprężenia

2. Dopasowanie zakresu naprężeń przemiennych z wykorzystaniem teorii korekcji naprężeń średnich. Najszerzej stosowanymi teoriami zmęczenia SN są Goodman i Gerber. Ważne jest, aby dane z testu SN zawierały krzywą rozwiniętą bez średniego naprężenia (R = -1).

Rysunek 3: Uwzględnianie wyniku statycznej analizy konstrukcyjnej jako średniego naprężenia

Kolejnym kluczowym krokiem, który należy uwzględnić w naszej analizie nCode DesignLife, jest skonfigurowanie opcji środowiska przypadków obciążenia statycznego. Wybierając środowisko statyczne, możemy uznać jego wyniki za średnie naprężenie do obliczeń zmęczenia, jak pokazano na rysunku 3, zatem średnie naprężenie uzyskane z przypadku obciążenia statycznego z przesunięciem jest wykorzystywane do przesunięcia średniej wszystkich cykli w przewidywanym zliczeniu przepływu deszczu.

Możesz zdobyć cenne informacje, oglądając poniższy film instruktażowy, który poprowadzi Cię przez proces wykorzystania Ansys nCode DesignLife do analizy wpływu średniego naprężenia na konstrukcję pod wpływem przypadkowych drgań.

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.