Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.
Нет смысла спорить о том, кто из них больше всего растягивает мышцы, а кто, скорее всего, выйдет из строя первым из-за усталости. Это потому, что у нас есть решение FEA мирового класса, которое сделает это за нас. Идея, лежащая в основе показа этих символов, состоит в том, чтобы понять, что аналитически сложно предсказать местоположение и серьезность повреждений в зависимости от приложения нагрузки. Более того, в реальной жизни может быть бесконечное количество способов приложения нагрузок, поэтому надежное решение по усталости должно иметь мощный набор инструментов для различных сценариев нагружения.
Давайте назовем этих Геркулесов мистером X, мистером Y, мистером Z и мистером W слева направо. Г-н X несет несколько грузов одновременно, а г-н Y, г-н Z и г-н W несут один груз. У мистера З. уникальная ситуация, когда все нагрузки сжимают сверху на одну руку. Боль г-на В. хорошо видна на изображении: он испытывает нагрузки, приложенные к его рукам, в то время как все повреждения происходят в пояснице. Мистер X несет самую тяжелую нагрузку, но, возможно, он не первый, кто утомляется, поскольку нагрузки равномерно распределяются по всей его спине. Чем больше мы думаем, кто выбьет первым, тем больше мы недоумеваем.
Инженеры, разрабатывающие продукцию и отвечающие за наклеивание гарантийной этикетки на свою продукцию, находятся в аналогичной ситуации, за исключением тех, кто использует решения SIMULIA по обеспечению долговечности для оценки жизненного цикла и повреждений. Несмотря на то, что при точном моделировании долговечности существует множество проблем, в этом блоге мы сосредоточимся исключительно на различных сценариях нагрузки и на том, как их отразить в Fe-Safe.
Различные сценарии нагрузки с точки зрения долговечности
Сценарий загрузки включает в себя характер самой нагрузки и ее применение. Нагрузка может быть постоянной или переменной амплитуды. Например, нагрузка, создаваемая движением коленчатого вала, имеет постоянную амплитуду, а нагрузка от выбоин на неровной дороге — нагрузку переменной амплитуды.
Как обсуждалось ранее, одновременно может действовать несколько нагрузок либо в одном и том же месте, либо в нескольких местах. Если модель нелинейная, то сценарий нагрузки должен быть рассмотрен в соответствующем анализе методом конечных элементов. Однако в случае линейных моделей имеет смысл выполнять МКЭ с единичной нагрузкой отдельно и масштабировать и комбинировать нагрузки на долговечность. Fe-Safe имеет возможность объединять нагрузки из отдельных грузов.
Алгоритм дождевого потока: Усталость всегда рассчитывается в количестве циклов, поскольку с каждым циклом накапливается связанный с ним ущерб. Следующий большой вопрос – как рассчитать количество циклов нагрузки переменной амплитуды! Это кажется таким шумным. Ответом является проверенный в отрасли метод подсчета дождевых потоков, который позволяет рассчитать эффективное количество циклов переменной нагрузки.
Более того, переменные нагрузки, не превышающие предела выносливости, также могут вызывать утомление. Fe-Safe устраняет это странное, но реальное физическое поведение, изменяя кривую SN в случае переменной амплитуды. В реальной жизни наибольший ущерб возникает из-за амплитуд нагрузки ниже предела выносливости из-за нагрузки с переменной амплитудой.
Нелинейное моделирование долговечности в Fe-Safe
Напомним, что существует три основных типа нелинейностей: геометрическая, материальная и контактная. В любом из этих случаев подход суперпозиции нагрузок не работает. Хотя Fe-Safe по-прежнему является лучшим кандидатом на рынке для решения задач нелинейной долговечности, для получения правильных напряжений также требуется конкурентоспособный решатель нелинейного МКЭ. Этот решатель Абакус конечно.
Самая простая ситуация – это нелинейная геометрия, как при большой деформации. Типичным примером является движение коленчатого вала при работе поршня (при условии отсутствия ползучести и термической усталости). В задачах с большим движением единичная нагрузка и суперпозиция не работают. Весь анализ напряжения движения должен быть сначала выполнен в нелинейном FEA. Позже в Fe-Safe необходимо загрузить последовательность наборов данных о стрессе.
Следующий нелинейный аспект — это материал. Локальную пластичность легко учесть в Fe-Safe, используя поправку на пластичность Нойбера. В модели FEA ничего менять не нужно. Глобальная пластичность требует определения нелинейного материала в модели FEA. Fe-Safe требует как напряжений, так и деформаций из результатов анализа FEA. События полной пластичности обычно имеют очень малоцикловый и высокоамплитудный характер, такие как термомеханическая усталость и усталость эластомера.
Многоблочные загрузки
Многие реальные сценарии нагружения носят последовательный характер, в которых события усталости следуют одно за другим. Это чаще встречается в сфере транспорта и мобильности. Возьмем, к примеру, автомобиль, проехавший 100 миль по разным типам местности. На каждой местности есть свои дороги, характеризующиеся типом используемого гравия, выбоинами, ограничителями скорости и т. д. В смысле Fe-Safe каждая местность имеет свои собственные переменные сигналы нагрузки в трехмерном пространстве.
Для анализа усталости такого многособытийного сценария потребовался метод многоблочной нагрузки, доступный в Fe-Safe. Каждый блок имеет свои переменные сигналы нагрузки, связанные с единичными тензорами напряжений нагрузки в соответствующих направлениях. Эти блоки накладываются друг на друга. Если последовательность имеет значение, ее можно рассмотреть. Fe-Safe может рассчитать общий усталостный ресурс события, а также ущерб, нанесенный за блок, чтобы получить больше информации о циклах повреждения. В случае нелинейности сигналы переменной нагрузки в каждом блоке заменяются наборами данных напряжения-деформации.
Fe-Safe — это очень полный кодекс усталости. Доступно множество расширенных сценариев нагружения, таких как сочетание многоцикловых и малоцикловых нагрузок, усталость, вызванная шумом и вибрацией, включая PSD.
Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.