Únavová životnost

Simulace je pouze první krok

Nezbytnou součástí návrhu konstrukce je kvalifikované posouzení únavové životnosti a trvanlivosti konstrukce na základě výsledků numerických simulací. DESIGNTEC je partnerem společnosti MAGNA POWERTRAIN – ENGINEERING CENTER STEYR GmbH & Co KG, které vyrábí software pro analýzu únavové životnosti FEMFAT. Tento produkt nabízí široké spektrum metod a postupů které vám pomohou s vyhodnocením únavy a stanovením životnosti vašich výrobků a konstrukcí podle norem a průmyslových standardů.

Aplikace metod pro analýzu únavové životnosti

Proporciálně zatěžované součástky s konstantní cyklickým zatížením

Vhodné pro situace, kdy je konstrukce vystavena konstantnímu cyklu nebo sekvencím nekonstantních zatěžovacích cyklů a orientace hlavních napětí a deformací se během zatěžovacího cyklu nemění (proporcionální zatížení). Zatěžovací situace je typicky definována horním a dolním napěťovým stavem plus jedním volitelným konstantním napěťovým stavem. Spektrum zatížení lze definovat tak, aby se zohlednila posloupnost nekonstantních zatěžovacích cyklů. Analýza životnosti nebo stupňě bezpečnosti může být provedena pomocí modelů nízkocyklovou nebo vysokocyklovou únavu materiálu.

Víceosá únavová životnost

Pevnostní analýzy komponent vystavené víceosým zatížením na základě historie zatížení z přechodné MKP-analýzy nebo ze signálů simulace/měření. Konstrukci lze hodnotit z hlediska hodnot poškození, faktorů bezpečnosti nebo životnosti.

Únava komponent zatížených náhodnými vibracemi

Metoda určená pro analýzu víceosové únavové životnosti stochasticky namáhaných konstrukcí. Analýza se provádí kompletně ve frekvenční oblasti, kde zatížení jsou definovány jako výkonové spektrální hustoty (PSD). Predikce únavové životnosti ve frekvenční doméně je přesnější a efektivnější než analýza v časové oblasti pro mnoho aplikací s náhodným zatížením, jako je zatížení větrem/vlnami, turbulence nebo třesové testy.

Termomechanická únava

Vhhodné v situacích, kdy dochází ke kombinovanému tepelnému a mechanickému zatížení, typicky hlavy válců, turbodmychadla nebo lopatky turbín. Pro analýzu únavy používáme modul FEMFAT heat, který využívá metodu Sehitoglu pro termomechanickou nízkocyklovou únavu. Tato metoda zohledňuje všechny tři levantní mechanismy poškození, tj. mechanické, creepové a oxidační poškozování.

Životnost svarových spojů

Pro únavovou analýzu svaru používáme FEMFAT weld – modul FEMFAT pro posouzení dynamicky namáhaných svarů. Lze použít různé modely svarových spojů pomocí skořepinových, objemových prvků nebo jejich kombinace. Životnost svarů lze hodnotit z hlediska poškození/životnosti nebo faktoru bezpečnosti.

Bodové svary

Analýza únavy bodových spojů (svarů, nýtů) tenkých plechů na základě FEMFAT modulu SPOT. Pro analýzu lze použít přístupu založené na vyhodnocení napětí (stress-based) i silovho namáhání (force-based).

Metody a technology

DESIGNTEC nabízí komplexní spektrum únavových analýz založených na technologii a metodách implementovaných do softwaru pro analýzu únavy FEMFAT:

• Vysokocyklová únava,
• Nízkocyklová únava,
• Analýza napětí v kritické rovině,
• metoda Rain-flow (metoda stékání deště),
• elasto-plastická korekce podla Neubera,
• Minerovo pravidlo,
• Únavového součinitele bezpečnosti,
• Generování materiálu (vytvoření nového materiálu na základě definice třídy materiálu a určitých parametrů materiálu v tahu).

V analýzách můžeme zvážit mnoho vzájemně se ovlivňujících faktorů ovlivňujících únavovou životnost:

• Poměrný gradient napětí
• Vliv středního napětí
• Vliv drsnosti porvchu
• Vliv velikosti součástí
• Kalení a nízkoteplotním temperování
• Technologické úpravy povrchu (válečkování, kuličkování, prokování povrchových vrstev součástí, povrchové kalení, cementování, nitridování)
• Vliv teploty
• Statistický vliv
• Vlic tváření a opracování
• Microstructure odlitků

Materiálové vlastnosti a materiálové modely

Vstupy pro materiálové modely mohou být definovány pomocí dat z:

• průmyslových standardů a norem (německá FKM-Rcihtlinie, EC3),
• rozsáhlé materiáloví databáze FEMFAT s 500+ předdefinovanými materiály,
• generátor materiálových vlastností,
• uživatelsky definovaných materiálových modelů na základě vašci naměřených dat.