Обратная связь
Инженерный анализ — это больше, чем программное обеспечение®

ANSYS Fatigue Module

 

Одной из основных причин разрушения конструкций является  усталость (fatigue), которая обуславливается разрушением при повторяющейся циклической нагрузке.

Усталостное разрушение  обычно разделяют на две категории:

Многоцикловая усталость (High-cycle fatigue), когда число циклов приложения нагрузки велико (порядка 1e4 - 1e9). При такой постановке обычно уровень напряжений более низкий в сравнении с пределом прочности материала. Подход долговечности в зависимости от уровня напряжений Stress-Life обычно используется для расчета многоцикловой усталости (high-cycle fatigue).

Малоцикловая усталость (Low-cycle fatigue), когда число циклов прикладываемой нагрузки относительно невелико. Пластические деформации (plastic deformation) част ассоциируют с расчетом малоцикловой усталости (low-cycle fatigue), это приводит к уменьшению времени усталостной долговечности (fatigue life). Подход долговечности в зависимости от уровня деформаций (Strain-Life) более применимы к расчету малоцикловой усталости.

 

Модуль расчета усталостной долговечности ANSYS Fatigue Module позволяет проводить следующие типы расчетов:

- Расчет долговечности в зависимости от уровня напряжений (Stress-Life Approach) - многоцикловая усталость (High-Cycle Fatigue)
- Расчет долговечности в зависимости от уровня деформаций (Strain-Life Approach) - малоцикловая усталость (Low-Cycle Fatigue)

 

Расчетные случаи применения Fatigue Module:

Долговечности в зависимости от уровня напряжений (Stress-Life Approach):
–Постоянная амплитуда, пропорциональная нагрузка
–Переменная амплитуда, пропорциональная нагрузка
–Постоянная амплитуда, непропорциональная нагрузка

Долговечности в зависимости от уровня деформаций (Strain-Life Approach):
- Постоянная амплитуда, пропорциональная нагрузка

 

 

Кривые усталостной долговечности:

Зависимость между числом циклов до разрушения и максимальными напряжениями или амплитудами цикла задает кривую усталости Stress-Life или S-N Curve.

Кривая усталости Stress-Life Curve или S-N Curve отображает зависимость между максимальными напряжениями или амплитудам цикла (stress amplitude) и циклической долговечностью (числом циклов до разрушения):

 

Кривые усталости (S-N Curve) получают на базе проведения испытаний на усталостную долговечность (fatigue testing) образцов. Модуль ANSYS Fatigue учитывает множество факторов, влияющих на кривую усталостной долговечности, а именно: пластичность и хрупкость материала, его обрабатываемость, топологию геометрии, наличие шероховатостей на поверхности материала, остаточные напряжения в детали и концентраторы напряжений, условия и тип нагружения, включая средние напряжения цикла, температурное состояние и химический состав материала, а также другие факторы.

 

Свойства материалов:

Поскольку модуль ANSYS Fatigue полностью интегрирован в ANSYS Workbench, то это дает возможность использовать утилиту Engineering Materials для ввода усталостных характеристик.

 

Можно задавать несколько усталостных кривых кривых из контекстного меню правой кнопки мыши, выбрав поле “Mean Value” и задав ему новое значение. Каждое новое значение mean value имеет свою таблицу максимальных напряжений или амплитуды цикла (alternating stress).

 

Применимость контактных элементов в сборках:

При расчете усталостной долговечности в модуле ANSYS Fatigue допускается использование контактных элементов.

Применяются только контакты с линейной формулировкой (linear contact) – это типы контактов: Bonded и No-Separation – могут быть включены в расчет усталостной долговечности для случая постоянной амплитуды цикла, пропорциональной нагрузки.

Хотя контакты с нелинейной формулировкой (nonlinear contact) – Frictionless, Frictional и Rough – тоже могут быт включены в расчет, они могут не удовлетворять условиям пропорционального нагружения:

- например, изменение направления или числового значения нагрузки может привести к изменению осей главных напряжений (principal stress axes) при возникновении разделения контактирующих поверхностей.

- пользователь должен с осторожностью относиться к результатом расчета при использовании нелинейных контактов

 

Типы нагрузок в ANSYS Fatgue:

В модуле ANSYS Fatigue доступны следующие типы нагрузок:

- отнулевой цикл Zero-Based

- симметричный Fully Reversed

- настраиваемый пользователем Ratio

 

 

Учет средних напряжений цикла:

Как известно, средние напряжения цикла влияют на кривую усталостной долговечности. В модуле ANSYS Fatigue имеется возможность учета влияния средних напряжений цикла по одной из трех теорий:

- теория коррекции средних напряжений цикла Goodman. Применяется для малопластичных металлов.

 

- теория коррекции средних напряжений цикла Soderberg. Применима для хрупких металлов.

 

- теория коррекции средних напряжений цикла Gerber. Применяется для пластичных металлов.

 

 

 

Результаты расчета на усталостную долговечность:

В модуле ANSYS Fatigue доступны следующие результаты:

- число циклов до разрушения (Life)

 

- накопленная повреждаемость (Damage)

 

- запасы прочности (Safety Factor)

 

- Biaxiality Indication

 

- эквивалентные напряжения амплитуд цикла (Equivalent Alternating Stress)

 

- Анализ чувствительности усталостной долговечности (Fatigue Sensitivity)

 

Расчет усталостной долговечности при постоянной амплитуде и пропорциональной нагрузке

 

 

Расчет усталостной долговечности при переменной амплитуде цикла и пропорциональном нагружении

 

 

Модуль ANSYS Fatigue доступен в лицензиях:

 

 Подробнее...

Подробнее...

Подробнее...

 


Сопровождение пользователей

Вашу поддержку как пользователя в ежедневной работе обеспечивает профессиональная команда инженеров-специалистов КАДФЕМ, обладающих обширным опытом в сфере численного моделирования и комплексными экспертными знаниями в различных разделах физики.

Подробнее

Консалтинговые услуги

Как поставщик инженерных услуг мы проводим для клиентов расчетные работы на заказ. Вместе с выпуском соответствующей отчетной документации мы также передаем готовые расчетные модели и, если необходимо, готовим методику решения задачи, разрабатываемой на базе используемого программного обеспечения.

Подробнее  

Лицензирование ANSYS

Как авторизованный дистрибьютор и центр компетенции ANSYS на территории Украины, мы оказываем весь спектр услуг по лицензированию и техническому сопровождению программных продуктов ANSYS.

Подробнее