Pri analizi utrujanja imata SolidWorks Simulation in SIMULIA 3DEXPERIENCE zelo zmogljiva orodja, vendar uporabljata različne pristope, strategije mreženja in algoritme. Za boljše razumevanje razlik je bila izvedena primerjava obeh platform na enakem modelu in pri enakih obremenitvenih pogojih.
Materialne lastnosti:
- Elastični modul: 205.000 MPa
- Koeficient Poissona: 0,32
- Gostota: 7850 kg/m³
- Natezna trdnost (UTS): 1110 MPa
- Mejna plastičnost: 710 MPa
Podatki za utrujanje (S–N krivulja):
| N (cikli) | S (napetost) [MPa] |
|---|---|
| 5.000 | 800 |
| 1,0 × 10⁴ | 700 |
| 1,0 × 10⁵ | 600 |
| 7,0 × 10⁵ | 500 |
| 8,0 × 10⁶ | 400 |
| 1,0 × 10⁶ | 300 |
| 1,0 × 10⁷ | 188 |
Razmerje obremenitve (R): 0 (brez-medsrednja obremenitev)
Pričakovana življenjska doba za obdobje garancije:
1000 ciklov/dan (trening + tekma)
365 dni × 2 leti = 730.000 ciklov
Analiza utrujanja v SOLIDWORKS Simulation
Slika: CAD model, vpetje (robni pogoji) in nanašanje sil
Slika: Napetosti in analiza utrujanja
Maks. statična napetost: 482,8 MPa
Metodologija utrujanja:
- Alternirna napetost: Von Mises
- Korekcija vpliva srednje napetosti: Goodman
- Faktor zmanjšanja utrujnostne trdnosti: 0,7
- Medsebojni vpliv dogodkov: naključni (konstantna amplituda)
Rezultati:
- Minimalna življenjska doba: 779.068 ciklov
- Ekvivalentna življenjska doba: ~2,13 leta
Sklep: Življenjska doba presega zahtevo garancije (730.000 ciklov).
Analiza utrujanja z 3DEXPERIENCE SIMULIA
Slika: Robni pogoji in nanašanje sil
Slika: Rezultati napetostne analize
Slika: Rezultati analize utrujanja
Maks. statična napetost: 324 MPa
Metodologija utrujanja:
- Algoritem: normalna napetost (območje končne življenjske dobe)
- Korekcija vpliva srednje napetosti: Goodman
- Določena vzdržljivostna meja: 2 × 10⁷ ciklov
Rezultati:
- Minimalna življenjska doba: 977.237 ciklov (log življenjske dobe: 5,99)
- Ekvivalentna življenjska doba: ~2,68 leta
Sklep: Življenjska doba presega zahtevo garancije (730.000 ciklov).
Primerjava med SOLIDWORKS Simulation in SIMULIA 3DEXPERIENCE kaže, da obe platformi zagotavljata zanesljive napovedi v območju visoko-cikličnega utrujanja (HCF). Kljub temu da se orodji razlikujeta v ocenjevanju napetosti, mreženju in algoritmih za utrujanje, sta obe podali oceno življenjske dobe, ki presega dvoletno garancijsko obdobje (730.000 ciklov).
SOLIDWORKS Simulation, ki uporablja kriterij Von Mises z Goodmanovo korekcijo, napove življenjsko dobo približno 7,8 × 10⁵ ciklov (~2,13 leta), medtem ko SIMULIA, ki uporablja metodo normalne napetosti, poda nekoliko višjo oceno ~9,8 × 10⁵ ciklov (~2,68 leta).
Rezultati kažejo, da metodologija izračuna vpliva na napovedi, vendar oba pristopa zagotavljata zanesljiv vpogled v obstojnost konstrukcije. SOLIDWORKS poda rezultat bližje zahtevani meji, medtem ko SIMULIA nudi večjo varnostno rezervo – kar je pomembno pri projektih, kjer je dolgoročna zanesljivost prioriteta
Za še bolj robustne napovedi utrujanja bi bilo smiselno raziskati tudi:
- Izvedbe študij občutljivosti na mrežo za oceno vpliva diskretizacije na rezultate napetosti in utrujanja.
- Eksperimentalno preverjanje rezultatov simulacij za večjo zanesljivost digitalnih napovedi.
- Uporabo naprednejših materialnih modelov, ki vključujejo občutljivost na srednjo napetost, hrapavost površine ter podrobnejše faktorje zmanjšanja utrujnostne trdnosti.
Če vas zanimajo dodatne primerjave 3DEXPERIENCE SIMULIA in SOLIDWORKS Simulation, nas kontaktirajte prek elektronske pošte (info@ib-caddy.com) ali pa prek telefonske številke (01) 566 12 55.