شبیه سازی پدیده خستگی تحت اثر بار متناوب به صورت دو بعدی در نرم افزار آباکوس

در این ویدئو به شبیه سازی قدم به قدم پدیده خستگی تحت اثر بار متناوب به صورت دو بعدی در نرم افزار آباکوس پرداخته ایم. به شکست ماده در اثر اعمال نیروهای متناوب کمتر از استحکام نهایی و (اغلب) کمتر از حد تسلیم، خستگی گفته می‌شود. خستگی مواد وقتی اتفاق می‌افتد که ماده تحت تنش‌های تکراری یا نوسانی قرار گیرد که منجر به شکست ناگهانی قطعه می‌گردد. دلیل اصلی خطرناک بودن شکست خستگی این است که بدون آگاهی قبلی و قابل رویت بودن اتفاق می‌افتد. خستگی علت شکست زودهنگام بیشتر قطعه‌های صنعتی است.

در این تحلیل از یک قطعه فولادی دو بعدی و یک المان وایر که نماینده صفحه رشد ترک در قطعه می باشد، استفاده شده است. متریال مدل به کار رفته برای فولاد به صورت الاستیک بوده و برای در نظر گرفته شدن شکست،رشد و گسترش ترک نیز از معیار شکست مناسب همراه با مدل تکاملی آسیب استفاده شده است.در شکل زیر می توانید نحوه قرارگیری اجزا را مشاهده نمائید.

با توجه به پدیده خستگی و نیاز به تعریف بارگذاری تکراری، استپ مورد استپ به صورت Direct Cyclic بوه که این استپ با استفاده از سری فوریه وابسته به زمان شروع به تحلیل نموده و در هر سیکل مقدار مناسبی برای پارامتر خستگی را محاسبه نموده و در سیکل بعد به عنوان مقدار اولیه قرار می دهد. در این آنالیز از ۱۵۰ سیکل برای بارگذاری تکراری استفاده شده است .آنالیز به صورت خطی بوده و تمامی پارامترهای مورد نیاز به طور کامل در بخش استپ توضیح داده شده اند.

نحوه رشد و انتشار ترک نیز به صورت XFEM با تعریف خواص تماسی ایجاد شده است. شرایط مرزی نیز به لبه های مدل اعمال شده است. استفاده از مش ریز در این آنالیز به بهبود رشد ترک در مسیر صحیح کمک بسیاری می نماید.

در این شبیه سازی برای تعریف رفتار خستگی سطوح از قانون Paris استفاده شده است که این قانون بیان گر نرخ رشد ترک به تعداد سیکل متناسب با تغییرات انرژی می باشد که بر همین اساس نمودار زیر حاصل می شود.

در این نمودار ناحیه رخ دادن پدیده خستگی نشان داده شده است که بازه میان Gmin و Gpl می باشد. اگر میزان انرژی کمتر از مقدار مینیمم باشد خستگی رخ نمی دهد و اگر بیشتر از مقدار ماکزیمم باشد قطعه دچار شکست ترد یا ناگهانی می شود.همچنین برای ایجاد خستگی و رشد و آغاز ترک در نمونه قانون پاریس پارامتر F را بیان میکند که متاسب با تعداد سیکل بر انرژی بوده که باید این مقدار بزرگتر مساوی یک باشد. دستورات لازم برای اجرای این قانون با استفاده از معیار شکست Power low یا Redeer Low یاBK در فایل ورودی نرم افزار ایجاد شده و معیار مورد استفاده برای آن از نوع خستگی همراه با انرژی های شکست بوده و به این ترتیب مدل می تواند پدیده خستگی را پیش بینی کند.

با اتمام آنالیز به خوبی می توان رشد و گسترش ترک خستگی را در سیکل های مختلف بارگذاری مشاهده نمود که در سیکل آخر قطعه به طور کامل گسیخته می شود. در شکل های تعدادی از نتایج این آنالیز نمایش داده شده است.

برای تهیه فایل ها می توانید روی گزینه خرید کلیک کنید.

هزینه تهیه فایل ویدئویی فارسی مرحله به مرحله به همراه فایل های نرم افزاری ۴۳۵۰۰ تومان می باشد.