خستگی (عمر قطعات) Fatigue - آموزش کامسول comsol

ماژول خستگی (عمر قطعات)

Fatigue

تجزیه و تحلیل خستگی برای بسیاری از ساختارها و کاربردهای مختلف

هنگامی که سازه ها در معرض بارگیری و تخلیه مکرر قرار دارند، به دلیل خستگی می توانند در بارهای زیر حد استاتیک، شکست بخورند.  تجزیه و تحلیل مربوط به خستگی را می توان در محیط COMSOL Multiphysics با استفاده از ماژول خستگی ، موجود در ماژول مکانیک ساختاری ، که شامل مجموعه ای از مدل های خستگی است ، انجام داد. کاربرد هر مدل به عواملی مانند مواد و نوع بارگذاری بستگی دارد.

چرخه خستگی را می توان در بدنه ای جامد ، صفحات ، پوسته ها ، چند لایه ها ، برنامه های مربوط به استرس حرارتی و تغییر شکل و حتی در دستگاه های پیزوالکتریک شبیه سازی کرد. به منظور بهبود راندمان محاسباتی در هنگام مواجهه با خستگی ناشی از سطح , و یا زیر سطح ، ارزیابی خستگی را می توان در منطقه ها ، مرزها ، خطوط و در نقاط انجام داد.

ماژول خستگی تعداد چرخه ها تا زمان شکست و همچنین ضریب خستگی را محاسبه می کند. در شبیه سازی آسیب تجمعی ، توزیع تنش بار تصادفی می تواند همراه با ضریب استفاده نسبی نشان داده بیان شود.  توزیع تنش به عنوان تابعی از تنش متغیر و تنش میانگین ارائه شده است

خستگی (عمر قطعات) Fatigue - آموزش کامسول comsol

بارهای تصادفی انواع تنش ها با بزرگی متفاوت به یک ساختار وارد می شود. در ماژول خستگی ، تجزیه و تحلیل آسیب انباشت نه تنها روند کلی تاریخچه تنش را مشخص می کند ، بلکه آسیب انباشته شده از هر یک از آنها را نیز محاسبه می کند. تاریخچه تنش را می توان از طریق تنش اصلی یا تنش فون میزس ، با علامتی که توسط تنش اصلی یا هیدرواستاتیک تعیین می شود ، ارزیابی کرد. سپس تاریخچه بار را با الگوریتم شمارش Rainflow پردازش نمود و با استفاده از قانون آسیب خطی Palmgren-Miner محاسبه می کرد. تأثیر مقدار R از طریق منحنی محدود کننده SN درج شده است.

وقتی تعداد بار وارده در یک تحلیل بار تصادفی زیاد باشد ، شبیه سازی چرخه بار ، زمان بر است. در صورت عدم وجود اثرات غیرخطی در شبیه سازی ، این قضیه می تواند تا حد زیادی کاهش یابد. در این حالت ، می توان چرخه تنش را با کمک superposition تعیین کرد ، که در تجزیه و تحلیل آسیب انباشته قابل استفاده است. استفاده از این تکنیک نه تنها باعث صرفه جویی در زمان محاسباتی می شود بلکه اندازه مدل مورد نیاز برای ذخیره خستگی را نیز تا حد زیادی کاهش می دهد.

گسترش مواد یا انقباضات ناشی از تغییر دما ، غلظت تنش و تجمع کرنش را ایجاد می کند که می تواند منجر به شکست شود. ماژول خستگی تعدادی ابزار را برای حل این مسئله از طریق مدل سازی خستگی حرارتی فراهم می کند. چرخه بار حرارتی را می توان با استفاده از تنش حرارتی و رابط های فیزیکی گسترش گرما و گرمایش ژول شبیه سازی کرد. شکست ناشی از خستگی حرارتی را می توان با استفاده از چندین مدل خستگی ارزیابی کرد. برای مواد غیرخطی ، شامل مدل Coffin-Manson و روابط مبتنی بر انرژی Morrow و Darveaux است. علاوه بر گزینه های موجود برای تغییر شکل های غیراستاتیک یا انرژی های تلف شده ، مدل های ارزیابی خستگی می تواند توسط کاربر اصلاح شود تا فشار و یا بیان انرژی را هنگام محاسبه خستگی ارزیابی کند

خستگی ارتعاشی یک روش ارزیابی مبتنی بر تجزیه و تحلیل دامنه فرکانس است و نتایج را برای تعدادی از فرکانس ها در دسترس بررسی می کند. این روش برای پیش بینی نتایج حاصل از یک نوع متداول از آزمایش استفاده می شود که یک ساختار با افزایش فرکانس در معرض براشفتگی قرار می گیرد ، که گاهی اوقات آنالیز سینوس می نامند. تنظیمات زیر برای تحلیل خستگی لرزش در دسترس است:

زمان مشخصی  هر فرکانس
تعداد مشخصی از چرخه ها در هر فرکانس
افزایش خطی فرکانس
افزایش لگاریتمی فرکانس

خستگی (عمر قطعات) Fatigue - آموزش کامسول comsol

منحنی های خستگی Fatigue curves
تجزیه و تحلیل آسیب تجمعی Cumulative damage analysis
خستگی پر چرخه High-cycle fatigue
خستگی کم چرخه Low-cycle fatigue
مدلهای تنش-تعداد چرخه Stress-life models
مدل های کرنش-تعداد چرخه Strain-life models
خستگی مبتنی بر تنش Stress-based fatigue
خستگی مبتنی بر کرنش Strain-based fatigue
خستگی مبتنی بر انرژی Energy-based fatigue
خستگی حرارتی Thermal fatigue
خستگی لرزشی Vibration fatigue
روش های بحرانی Critical plane methods
معیار منحنی SN S-N curve criterion
معیار Basquin Basquin criterion
معیار تقریبی منحنی SN Approximate S-N curve criterion
معیار منحنی EN E-N curve criterion
معیار کافن-مانسون Coffin-Manson criterion
معیار ترکیبی Basquin و Coffin-Manson Combined Basquin and Coffin-Manson criterion
معیار Findley Findley criterion
معیار Matake Matake criterion
معیار تنش نرمال Normal-stress criterion
معیار فاطمی – سوشی Fatemi-Socie criterion
معیار Smith-Watson-Topper (SWT) Smith-Watson-Topper (SWT) criterion
معیار وانگ-براون Wang-Brown criterion
معیار استرس میانگین Morrow mean-stress correction
معیار درویو Darveaux criterion
معیار فردا Morrow criterion
ارزیابی با روش شمارش Rainflow Rainflow counting stress evaluation
قانون آسیب خطی خطی Palmgren-Miner Palmgren-Miner linear damage rule
روشهای تقریبی برای محاسبات خستگی در مواد الاستوپلاستیک Approximative methods for fatigue calculations in elastoplastic materials

pdf   آموزش کامل این بخش  (زبان اصلی)