SOLIDWORKS Simulation: Utmattning
Utmattningsberäkningar är något vi kunnat göra ganska länge i SOLIDWORKS Simulation Standard/Professional/Premium. Idén är att vi börjar med en beräkning, statisk eller dynamisk, där vi räknar ut vilka påkänningar en modell får under en lastcykel. Med utmattningsberäkningens hjälp kan vi sedam bedömma huruvida många lastcykler kommer få modellen att fallera eller inte.
Grunden för det hela är utmattningsdata, en så kallad SN-kurva. Dessa tas typiskt fram under ordnade former i labbmiljö, där en testbit utsätts för en cyklisk last av olika magnituder tills brott uppstår. Lastens storlek samt antal cykler till brott plottas sen i en kurva.
Vad nog inte alla känner till är att det med SOLIDWORKS Simulation medföljer en materialdatabas med en ganska diger samling material, där vissa har utmattningsdata (SN-kurva) inkluderat.
Tågordningen är, som sagt, att vi börjar med en statisk beräkning där vi räknar på en lastcykel. En förutsättning för att utmattning ska vara av intresse är naturligvis att modellen överlever en pålastning. Som bilden nedan visar har vi ganska god marginal till sträckgränsen.
För att titta på utmattningsaspekten skapar vi en ny körning av typen Fatigue. Eftersom en utmattningsberäkning använder spänningsnivåerna från en tidigare körning som indata, behöver vi ange vilken typ av körning vi vill ha som indata. Vi kan välja mellan statisk beräkning med känd, väl definierad lastcykel, statisk beräkning baserad på ett lastspektrum, linjär dynamisk beräkning med ett frekvenssvep, eller en linjär dynamisk beräkning av typen Random Vibration.
I vårt fall har vi en väl definierad lastcykel och anger att vi vill se vad som händer när denna repeteras 10.000.000 gånger.
Eftersom vi använde ett material med en SN-kurva redan definierad har utmattningsdata följt med automatiskt. Annars kan utmattningsdata matas in i efterhand.
Slutligen är vi redo att köra beräkningen. Utmattningsberäkningar går i regel väldigt snabbt då det tunga jobbet att beräkna spänningar/förskjutningar redan är gjort.
Vår första resultatplott visar oss ackumulerad skada efter våra 10.000.000 cykler. Vi kan se att vi som max nåt ~67% skada. Vad det betyder är att vi är ~3/4 påväg mot sprickbildning i modellen som i sin tur kommer leda till brott.
Då vi i vårt exempel bara har en lastcykel (och inte en kombination av flera lastcykler, som också är en möjlighet), kan vi också få fram en plot som visar uppskattad livslängd.
Jag hoppas att denna kort rundmålning kan inspirera fler att ta klivet att börja göra utmattningsberäkningar.
