Progressive Ermüdungsanalysen

Vorhersage der Zyklen bis zum Ausfall eines bestimmten Verbundmaterials unter einem vorgegebenen Lastprotokoll.

Dies wird erreicht, indem man das Verbundmaterial mit minimalen Zyklen bis zum Ausfall schädigt und zulässt, dass die Finite-Element-Plattform die Belastung neu auf das angrenzende Material verteilt. Auf diese Weise lässt sich die Verbundstruktur analysieren und die Zyklen bis zum Ausfall der Struktur können geschätzt werden.

Ausführen einer progressiven Ermüdungsanalyse

Lesen Sie hierzu die vorherigen Abschnitte des Benutzerhandbuchs, bevor Sie mit diesem Abschnitt fortfahren. Zur Vorhersage der Zyklen bis zum Ausfall eines Verbundmaterials in einer Finite-Element-Einstellung müssen Sie zunächst eine progressive Versagensanalyse mit Helius PFA einrichten. Es sind nur minimale Schritte erforderlich, um die statische Analyse in eine Ermüdungsanalyse umzuwandeln.

Materialdefinition

Die aktuelle Version von Helius PFA mit progressiver Ermüdung unterstützt keine Materialdefinitionen in der Benutzeroberflächenumgebung. Daher geht es bei den Überlegungen schwerpunktmäßig darum, die Eingabedatei direkt zu ändern, um Helius PFA-Material für eine Ermüdungsanalyse zu definieren. Lesen Sie hierzu den Abschnitt Definieren eines Helius PFAMaterials, bevor Sie fortfahren.

Die Angabe eines Materials für die Ermüdungsanalyse ist eine direkte Erweiterung der Angabe eines Materials für die statische Analyse. Die wichtigsten Unterschiede sind im Folgenden aufgeführt:
  • Sie müssen eine Analysetemperatur des Materials (Anhang A8) angeben. Diese Temperatur muss identisch mit der Umgebungstemperatur der Analyse sein.
  • Die Anzahl der lösungsabhängigen Zustandsvariablen muss für einfache gewebte Materialien auf 10 erhöht werden.
  • Nur eine diskrete Schadensentwicklung wird für Ermüdungsanalysen unterstützt.

Temperatur

Im Gegensatz zu herkömmlichen Analysen müssen Sie die Temperatur der Analyse in absoluten Temperatureinheiten (Kelvin oder Rankine) als Anfangsbedingung angeben. Hierfür müssen Sie eine Temperatur für alle Knoten im Modell vor dem Anwenden einer Last angeben. Weitere Informationen zur Angabe einer Ausgangstemperatur finden Sie in der ANSYS-Dokumentation.

Angabe der maximalen Last

Während des ersten Zyklus der Belastung kann das Material aufgrund der angewendeten statischen Lasten möglicherweise Schaden nehmen. Daher sollte der erste Schritt bei der Analyse in der Belastung der Verbundstruktur mit der maximalen Last (über mehrere Lastinkremente) im vorgegebenen Lastprotokoll bestehen.

Hinzufügen des Ermüdungsschritts

Nachdem die maximale Last auf die Struktur angewendet und die statische progressive Ermüdungsanalyse durchgeführt wurde, müssen Sie einen weiteren Schritt hinzufügen, bei dem die Last konstant gehalten wird. Dieser Schritt sollte aus mehreren Inkrementen und nicht aus vorgegebenen thermischen oder mechanischen Belastungen bestehen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt Angeben eines Belastungsverlaufs für progressive Ermüdung.

Ausführung

Eine progressive Ermüdungsanalyse wird auf die gleiche Weise ausgeführt wie eine herkömmliche Finite-Elemente-Analyse über die Befehlszeile. Befolgen Sie die Anweisungen in diesem Dokument für eine detaillierte Beschreibung der Ausführung einer Analyse mit Helius PFA.