Оценка характеристик сопротивления усталости при сложном напряженном состоянии

Условия прочности при переменных напряжениях в целом аналогичны условиям прочности статического анализа, но в качестве предельного допускаемого напряжения используется предел

усталости σR . Соответственно, гипотезы проверки усталостной прочности по критерию недопущения пластических деформаций в усталостном расчете принимают вид σ* ≤σR . Напомним

общие выражения традиционных гипотез проверки прочности (по условию пластичности), используемых для оценки прочности конструкций:

1. Гипотеза Треска – Сен-Венана (гипотеза максимальных касательных напряжений)

σT < (σ1 −σ3 ) , σ1 ≥ σ2 ≥ σ3 ;

2. Гипотеза Губера – Мизеса – Генки (гипотеза энергии формоизменения)

3. Гипотеза Геста – Мора (гипотеза наибольших главных напряжений)

σT <σ1 , σ1 ≥ σ2 ≥ σ3 ,

где σT - предел текучести, σ1 ,σ2 ,σ3 - главные напряжения.

Поэтому при анализе усталости мы также получаем три варианта коэффициента запаса, соответствующих каждой из общепринятых теорий проверки прочности.

Этапы анализа усталости

Перед выполнением расчёта на усталостную прочность, необходимо сначала исследовать действие статической нагрузки на рассматриваемую деталь или конструкцию (т.е. выполнить статический анализ). Это необходимо для того, чтобы выяснить, подвергается ли изделие разрушению под действием заданной нагрузки. Если изделие разрушается при заданном статическом нагружении (коэффициент запаса меньше 1), то выполнять Анализ усталости не имеет смысла.

143

Руководство пользователя T-FLEX Анализ

Предварительный расчёт задачи статического анализа необходим еще и потому, что рассчитанные в статическом анализе напряжения (эквивалентные или главные) будут использованы для расчёта усталостной прочности в качестве амплитуды циклических напряжений.

Кроме того при расчёте усталости необходимо, чтобы для материала, из которого изготовлено рассматриваемое изделие, была определена кривая усталости.

Кривая усталости может быть выбрана из уже существующих кривых, или задана самостоятельно. При помощи команды:

можно вызвать диалог для работы с кривыми усталости. Таким образом, пользователь может создавать новые, редактировать или удалять уже существующие кривые.

Вид кривой (ломаная или гладкая кривая) определяется при создании графика.

144

Анализ усталости

После того как кривая создана (определен её тип и имя), необходимо задать узлы кривой и значения функции в них.

Ломаная

Гладкая кривая

145

Руководство пользователя T-FLEX Анализ

Полностью заданная кривая усталости имеет следующий вид:

График кривой можно сохранить во внешний файл для того, чтобы в дальнейшем его можно было повторно использовать в других усталостных расчётах.

Далее необходимо выполнить привязку кривой усталости к материалу задачи. Для этого выберете тело, при помощи контекстного меню необходимо вызвать диалог «Свойства тела» (команда «Свойства»), перейти в диалоговое окно «Материалы» (при помощи кнопки «Материалы»). В диалоге «Материалы» из списка «Текущая модель» выбрать нужный материал и нажать кнопку «Дополнительно». В появившемся диалоге «Свойства материала» для параметра «Закон усталости» выбрать кривую усталости.

146

Анализ усталости

Если 3D модель является сборкой, т.е. состоит из 3D фрагментов, то для того, чтобы привязать кривую усталости к материалу фрагмента необходимо в дереве задач выбрать 3D фрагмент, затем при помощи контекстного меню вызвать диалог «Параметры 3D фрагмента» (команда «Свойства»), выключить опцию «Атрибуты с исходной операции», перейти в диалоговое окно «Материалы» (при помощи кнопки «Материалы»).

В диалоге «Материалы» из списка «Текущая модель» выбрать нужный материал и нажать кнопку «Дополнительно». В появившемся диалоге «Свойства материала» для параметра «Закон усталости» выбрать кривую усталости.

Далее создадим задачу Анализа усталости. Задача создается при помощи команды:

Для осуществления усталостного расчёта при создании задачи пользователь указывает её тип – «Анализ усталости» - в окне свойств команды.

После создания задачи типа «Анализ усталости» необходимо создать в ней одно или несколько событий при помощи команды:

В однособытийном расчёте предполагается, что все нагрузки, приложенные к системе, циклически изменяются по одному закону (параметры количество циклов и тип циклического изменения для всех нагружений одинаковы). Многособытийный расчёт позволяет оценить воздействие нескольких сил с разными параметрами циклического нагружения (разное количество циклов или несовпадающие типы изменения циклического нагружения). Каждое событие добавляется в папку «События» в дереве задачи.

147

Руководство пользователя T-FLEX Анализ

Отметим, что для возможности осуществить многособытийный расчёт усталости, необходимо, чтобы конечно-элементные сетки всех задач статики, входящих в усталостный расчёт, совпадали, и одно и то же тело каждой задачи статики состояло из одного и того же материала.

Затем необходимо добавить рассчитанную задачу статики и задать параметры циклического нагружения: количество циклов, тип нагружения, метод коррекции напряжений (задается в том случае, если коэффициент асимметрии цикла R не совпадает с коэффициентом заданной кривой усталости), коэффициент масштабного эффекта (коэффициент масштабирования напряжений). Также в диалоге «Параметры задачи (анализ усталости)» на вкладке «Цикличность» можно задать коэффициент местной концентрации напряжений (по умолчанию, коэффициент равен 1).

148