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.
تجسم محاسبات خستگی
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
تجزیه و تحلیل آسیب انباشت
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.
خستگی حرارتی
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
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
مشخصات ماژول
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)