Краткое содержание
В этом блоге мы рассмотрим важность Ansys nCode для анализа усталости, вызванной случайными вибрациями. Мы узнаем, как nCode помогает корректировать среднее напряжение и прогнозировать срок службы и долговечность конструкций, подвергающихся случайным вибрациям.
Что такое усталостная долговечность и понимание влияния среднего напряжения на усталостную долговечность
Утомительная жизнь относится к количеству циклов, которые может выдержать конструкция, прежде чем она выйдет из строя при повторяющихся нагрузках. Это важный фактор при проектировании, особенно для конструкций, подверженных случайным вибрациям.
Усталостное повреждение, с другой стороны, представляет собой накопление микроскопических трещин и деформаций в конструкции, вызванное циклическим нагружением. Эти небольшие повреждения могут постепенно увеличиваться и привести к катастрофическому отказу, если их не устранить должным образом.
Понимание усталостной долговечности и усталостных повреждений имеет важное значение для прогнозирования срока службы и долговечности конструкций. Ansys nCode предоставляет инструменты и методологии для точной оценки и прогнозирования этих факторов, что позволяет инженерам оптимизировать свои проекты и обеспечить долгосрочную структурную целостность.
Среднее напряжение относится к среднему напряжению, испытываемому конструкцией во время циклической нагрузки. Он играет значительную роль в усталостной долговечности, так как может существенно влиять на рост и распространение усталостных трещин. Усталостное повреждение в первую очередь контролируется диапазоном переменных напряжений, но среднее напряжение во время цикла напряжений также может влиять на усталостное повреждение.
Высокие уровни среднего напряжения при растяжении могут ускорить усталостное повреждение и сократить общий срок службы конструкции. С другой стороны, поправки на среднее напряжение могут помочь учесть негативные последствия среднего напряжения, улучшая точность результата.
Ansys nCode предлагает передовые методы коррекции среднего напряжения, которые позволяют инженерам учитывать влияние среднего напряжения на усталостную долговечность.
Ansys nCode DesignLife и анализ усталости от случайной вибрации
Рисунок 1: Схема проекта
Чтобы включить Ansys nCode DesignLife и использовать его методы коррекции среднего напряжения для анализа случайной вибрационной усталости, мы выполним следующие шаги, описанные ниже. Кроме того, схему проекта можно найти на рисунке 1.
- Во-первых, проводится статический структурный анализ, в котором применяется среднее напряжение. Это позволяет учесть влияние среднего напряжения на усталостную долговечность.
- Затем выполняется модальный анализ предварительного напряжения, чтобы учесть изменения жесткости конструкций и позволить использовать метод суперпозиции мод для нашего линейного динамического анализа.
- Чтобы получить функцию частотного отклика (FRF) от сложных напряжений, проводится гармонический анализ с единичным возбуждением во всем интересующем диапазоне частот.
- Важно убедиться, что нагрузка соответствует спектрам PSD. В нашем случае спектры PSD измеряются в G^2/Гц, а гармоническая нагрузка установлена равной 1g.
- Наконец, устанавливается программное обеспечение nCode DesignLife, которое использует файлы .rst из гармонического анализа и отображает PSD-нагрузку в системе для расчета результатов случайной вибрации и усталости.
Рисунок 2. Настройки анализа DesignLife.
Первым шагом в настройке анализа является определение метода коррекции среднего напряжения, как показано на рисунке 2. Существует два основных метода учета эффекта среднего напряжения:
1. Использование различных кривых SN на основе тестовых данных, полученных с использованием разных средних уровней напряжения. Если фактическое среднее напряжение попадает между этими кривыми, результаты интерполируются. он основан на R-Ratio или среднем уровне стресса.
2. Регулировка диапазона переменных напряжений с использованием теории коррекции среднего напряжения. Наиболее широко используемые теории усталости ЧС — это Гудман и Гербер. Важно, чтобы данные испытаний SN содержали кривую, построенную без среднего напряжения (R = -1).
Рисунок 3. Включение результатов статического структурного анализа в качестве среднего напряжения
Еще одним важным шагом, который следует включить в наш анализ nCode DesignLife, является настройка опции «Среда статических нагрузок». Выбрав статическую среду, мы можем рассматривать ее результаты как среднее напряжение для расчета усталости, как показано на рисунке 3, поэтому среднее напряжение, извлеченное из случая статической смещенной нагрузки, используется для смещения среднего значения всех циклов в прогнозируемом количестве дождевых потоков.
Вы можете получить ценную информацию, посмотрев обучающее видео ниже, которое проведет вас через процесс использования Ansys nCode DesignLife для анализа воздействия среднего напряжения на конструкцию при случайной вибрационной нагрузке.