Sommario
In questo blog, esploreremo l’importanza di Ansys nCode nell’analisi della fatica causata da vibrazioni casuali. Impareremo come nCode aiuta a correggere la sollecitazione media e a prevedere la durata e la resistenza delle strutture sottoposte a vibrazioni casuali.
Cos’è la vita a fatica e capire l’impatto della sollecitazione media sulla vita a fatica
Vita a fatica si riferisce al numero di cicli che una struttura può sopportare prima di cedere sotto carico ripetuto. È una considerazione importante nella progettazione ingegneristica, soprattutto per le strutture soggette a vibrazioni casuali.
Danno da faticaD’altra parte, si tratta dell’accumulo di cricche e deformazioni microscopiche in una struttura causate da un carico ciclico. Questi piccoli danni possono crescere gradualmente e portare a guasti catastrofici, se non vengono affrontati in modo adeguato.
La comprensione della vita a fatica e dei danni da fatica è essenziale per prevedere la durata e la resistenza delle strutture. Ansys nCode fornisce strumenti e metodologie per valutare e prevedere con precisione questi fattori, consentendo agli ingegneri di ottimizzare i loro progetti e garantire l’integrità strutturale a lungo termine.
Sollecitazione media si riferisce alla sollecitazione media subita da una struttura durante il carico ciclico. Svolge un ruolo significativo nella vita a fatica, in quanto può influenzare in modo significativo la crescita e la propagazione delle cricche da fatica. Il danno da fatica è controllato principalmente dall’intervallo di sollecitazioni alternate, ma anche la sollecitazione media durante il ciclo di sollecitazione può influenzare il danno da fatica.
Livelli elevati di sollecitazione media di trazione possono accelerare il danno da fatica e ridurre la durata complessiva di una struttura. D’altra parte, le correzioni delle sollecitazioni medie possono aiutare a includere gli effetti negativi delle sollecitazioni medie, migliorando la fedeltà del risultato.
Ansys nCode offre tecniche avanzate di correzione delle sollecitazioni medie che consentono agli ingegneri di tenere conto dell’impatto delle sollecitazioni medie sulla vita a fatica.
Ansys nCode DesignLife e Analisi della fatica con vibrazioni casuali
Figura 1: Schema del progetto
Per abilitare Ansys nCode DesignLife e utilizzare i suoi metodi di correzione delle sollecitazioni medie per l’analisi della fatica da vibrazioni casuali, procederemo con le fasi descritte di seguito. Inoltre, lo schema del progetto può essere consultato nella Figura 1.
- In primo luogo, viene impostata un’analisi strutturale statica in cui viene applicata la sollecitazione media. Questo ci permette di tenere conto dell’influenza della sollecitazione media sulla vita a fatica.
- Successivamente, viene eseguita un’analisi modale di precompressione per tenere conto dei cambiamenti di rigidità nelle strutture e consentire l’uso del metodo di sovrapposizione dei modi per la nostra analisi dinamica lineare.
- Per ottenere la funzione di risposta in frequenza (FRF) dalle sollecitazioni complesse, viene risolta un’analisi armonica con un’eccitazione unitaria in tutta la gamma di frequenze di interesse.
- È importante assicurarsi che il carico sia coerente con gli spettri PSD. Nel nostro caso, lo spettro PSD è misurato in G^2/Hz e il carico armonico è impostato su 1g.
- Infine, viene impostato il software nCode DesignLife, che utilizza i file .rst dell’analisi armonica e mappa il carico PSD sul sistema per calcolare il risultato della vibrazione casuale e della fatica.
Figura 2: Impostazioni di analisi di DesignLife
Il primo passo per impostare l’analisi è determinare il metodo di correzione delle sollecitazioni medie, come mostrato nella Figura 2. Esistono due metodi principali per includere l’effetto delle sollecitazioni medie:
1. Utilizzando curve S-N distinte dai dati di prova che sono stati sviluppati utilizzando diversi livelli di sollecitazione media. Se la sollecitazione media effettiva rientra tra queste curve, i risultati vengono interpolati. si basa sul rapporto R o sul livello di sollecitazione media.
2. Regolazione dell’intervallo di sollecitazione alternata utilizzando una teoria di correzione della sollecitazione media. Le teorie più utilizzate per la fatica SN sono Goodman e Gerber. È importante che i dati del test S-N contengano una curva sviluppata senza sollecitazioni medie (R = -1).
Figura 3: Inclusione del risultato dell’analisi strutturale statica come sollecitazione media
Un’altra fase cruciale da includere nella nostra analisi nCode DesignLife è l’impostazione dell’opzione Ambiente Caso di carico statico. Scegliendo l’ambiente statico, possiamo considerare i suoi risultati come sollecitazione media per il calcolo della fatica, come mostrato nella Figura 3. In questo modo, la sollecitazione media estratta dal caso di carico statico offset viene utilizzata per spostare la media di tutti i cicli nel conteggio del flusso di pioggia previsto.
Può ottenere preziose informazioni guardando il video didattico qui sotto, che la guiderà attraverso il processo di utilizzo di Ansys nCode DesignLife per analizzare gli effetti della sollecitazione media su una struttura sottoposta a un carico di vibrazione casuale.