Лекция – Умора на материала



Дата17.11.2017
Размер62.46 Kb.
Размер62.46 Kb.

Лекция – Умора на материала


Ще демонстрираме възможностите на SolidWorks Simulation за изследване на умора на материала с два примера.

Пример 1: Опростен модел на детско конче – люлка. Теглото на конструкцията е 4.5 кг (10 lb = 4.53592 kg). Дебелината на ламарината е 10 мм (9,525 мм). Провеждаме предварителни статични анализи за изследване в определени състояния:



  • Статичен анализ при седнало на играчката дете с тегло 22.5 кг (50 lb = 22.6796 kg)

  • Статичен анализ със същото тегло, но разпределено върху конструкцията;

  • Статичен анализ с удвоено тегло, разпределено върху конструкцията;

  • Удвояваме теглото от предния анализ при същите условия.

Използваме отделни анализи, защото се очаква играчката да бъде подложена на различни товари и варианти на натоварване. При това имаме предварителни данни за честотата на тези натоварвания:

Тегло (Pounds)

Процент на ползване

50

75%

100

20%

200

5%



Тегло (кг)

Процент на ползване

Еквивалентна сила, N

22.5

75%

220.6496256444

45

20%

441.2992512888

90

5%

882.5985025776

Дефиниране на анализите:

  1. Първи анализ – Study 1:

Материал –



Дебелина на материала – 10 мм

Фиксираме

Задаваме сила – 221N



  1. Втори анализ – Study 2:

  2. Трети анализ – Study 3

  3. Четвърти анализ – Study 4:

Стартираме всеки от анализите и проверяваме резултатите за всяко едно от статичните състояния. Във всички случаи коефициентът на сигурност е над 1.

Следва дефиниране на анализ за изследване на умора:



  1. Fatigue. Избираме анализ с константна амплитуда на събитията.



  • Настройване на анализа (Options)



  • Constant amplitude event interaction – Тази настройка има смисъл само при множество събития. Избираме дали при изчисляване на променливото напрежение отделните събития да се приемат като независими, случващи се последователно или да има припокриване между тях. Когато обаче събитията са от различни анализи, софтуерът използва опцията Random, дори когато е избрана без взаимодействие.



  • Computing alternating stress using. – избираме вида напрежение, което да се използва за изчисляване на променливото напрежение. То се използва за извличане на броя и от S-N кривите.



  • Shell Face. – задаване на лицето на черупката, за което се извършва анализът.



  • Mean stress correction. – избор на метод за корекция на средната стойност на напреженията.

http://help.solidworks.com/2010/english/solidworks/cworks/legacyhelp/simulation/art_common/tips.gifМетодите се използват само при напълно симетрични цикли на натоварване.

Smax = maximum stress - максимална стойност

Smin = minimum stress – минимална стойност

DS = stress range = Smax- Smin – размах, диапазон

Sa = alternating stress = (Smax - Smin)/2 – променливо напрежение

Smean = mean stress = (Smax + Smin)/2 – средна стойност

R = Stress ratio = Smin/Smax– коефициент

A = amplitude ratio = Sa/Smeanамплитудно отношение



Loading Type

Stress and Amplitude Ratios

Fully reversed

R = -1, A = infinity - симетричен цикъл

Zero to maximum

R = 0, A = 1 - положителен

Zero to Minimum

R = infinity, A = -1 - отрицателен

Correction methods - Методи за корекция

Понятия:


Sca = коригирано променливо напрежение (на база на стойност 0 средна стойност),

Sy = yield stress – граница на провлачване



Su = ultimate strength – напрежение на разрушаване

Методи

Equation

1. Goodman method- generally suitable for brittle materials: - крехки материали

http://help.solidworks.com/2010/english/solidworks/cworks/legacyhelp/simulation/art_equations/fatigue_goodman.gif

2. Gerber method - generally suitable for ductile materials – пластични материали

http://help.solidworks.com/2010/english/solidworks/cworks/legacyhelp/simulation/art_equations/fatigue_gerber.gif

3. Soderberg method - generally the most conservative

http://help.solidworks.com/2010/english/solidworks/cworks/legacyhelp/simulation/art_equations/fatigue_soderberg.gif


  • Fatigue strength reduction factor (Kf). Това е число между 0 и 1. Програмата разделя променливото напрежение на тази стойност и по полученото число определя броя цикли при представяне на резултатите. Това е еквивалентно на намаляване на стойността на напрежението, при което настъпва умора на материала. Има специализирани справочници препоръчващи такива коефициенти за различни приложения.

http://help.solidworks.com/2010/english/solidworks/cworks/legacyhelp/simulation/art/fatigue_reduction_factor.gif

  • Infinite life (безкраен живот). Определя последната точка от SN кривата.



No. of Cycles

Loading Ratio

Study

Scale Factor

Брой цикли

R

анализ

Машабиране на натоварването

7500

0.25

Study 1

1

2000

0.25

Study 1

1.83

500

0.25

Study 1

3.5

7500

0.25

Study 2

1.0

2000

0.25

Study 3

1.0

500

0.25

Study 4

1.0



  • Зареждане на SN крива:

Резултати – Damage – Дефинираните събития ще изконсумират 0.15% от живота на конструкцията.

Извършваме още един анализ. При него използваме долното лице. При черупки за да сме сигурни в резултатите се процедира по този начин. Резултатът тук е 0.2%. Процентът се увеличава още повече при случайно взаимодействие между събитията.

Пример 2: Изследване за умора на колесник на малък самолет. Извършен е предварителен статичен анализ с лагерен товар. Имаме прилагане на товари с променлива амплитуда.



  • Разглеждаме анализа – имаме лагерен товар. Резултатите са приемливи. Следва изследване за умора

  • Дефинираме нов анализ за умора. Избираме променливо натоварване.

  • Настройваме анализа – Options:

  • Variable amplitude event options.

    • No. of Bins for rainflow counting. Задава се броя области с постоянна константна амплитуда.

    • Filter load cycles below ... % of maximum range. Използва се за филтриране на шумове. Програмата игнорира (филтрира) натоварвания с амплитуда по-малка от зададения процент.

  • Добавяне на събития

under Load, click Get Curve.

In the Load History Curve dialog box, click Get curve.



Browse to the installation folder of the function curve library (*.cwcur) and select Sample SAE Curves.cwcur.

In the Function Curves dialog box, under Curve Library, select SAE Suspension and click OK.

Сподели с приятели:


©zdrasti.info 2017
отнасят до администрацията

    Начална страница