Ansys nCode Design Life to narzędzie, w którym może być oceniana wytrzymałość zmęczeniowa i które pracuje w środowisku Ansys Workbench (interfejs Ansys Mechanical). Dzięki niemu można szybko ocenić wpływ różnych materiałów i alternatywnych geometrii na nowe projekty. Następnie daje to możliwość optymalizacji pod kątem oczekiwanego użycia produktu na długo przed zbudowaniem pierwszego prototypu lub przeprowadzeniem kosztownych testów (rys.1-2).

Możliwe zastosowania narzędzia Ansys nCode w analizie wytrzymałości zmęczeniowej opisano poniżej.

Analizy wysokocyklowe w oparciu o metodę Stress – Life

Metoda Stress-Life (SN) oparta jest na ocenie uszkodzenia zmęczeniowego na podstawie naprężenia sprężystego oraz krzywych S-N, które przedstawiają zależność życia od naprężenia.

• Korekcja naprężenia średniego: wg Goodmana i Gerbera, FKM oraz interpolacja pomiędzy krzywymi zmęczeniowymi
• Obciążenie: Constant amplitude, Time Series, Time step, Duty Cycle Load, Hybrid
• Ansys nCode automatycznie uwzględnia nieproporcjonalność obciążenia
• Rodzaj amplitudy naprężenia: Critical Plane, Abs Max principal stress, Signed von Misses
• Współczynniki korekcji: współczynnik korekcji materiału, współczynnik korekcji karbu względem gradientu naprężenia (Stress Gradients Method)
• Wyniki: Trwałość, Współczynnik zniszczenia, Alternating Stress (rys. 3), Współczynnika bezpieczeństwa, Histogram Rainflow, Histogram Zniszczeń, Wskaźnik biaxiality, Wskaźnik niepropocjonalności

Analizy niskocyklowe i wysokocyklowe w oparciu o metodę Strain – Life

Metoda Strain-Life (EN) oparta jest na ocenie uszkodzenia zmęczeniowego na podstawie odkształcenia sprężysto-plastycznego i równania przedstawiającego zależność życia od odkształcenia.

• Korekcja naprężenia średniego: Morrow, SWT
• Obciążenie: Constant amplitude, Time Series, Time step, Duty Cycle Load, Hybrid
• Ansys nCode automatycznie uwzględnia nieproporcjonalność obciążenia
• Rodzaj amplitudy naprężenia: Critical Plane, Abs Max principal stress, Signed von Misses
• Metoda korekcji sprężysto-plastycznej: Metoda Neuber’a, Metoda Hoffmann’a Seeger’a, bezpośrednie odkształcenia sprężysto-plastyczne
• Współczynniki korekcji: współczynnik korekcji materiału, współczynnik korekcji karbu względem gradientu naprężenia (Stress Gradients Method)
• Wyniki: Trwałość (rys. 4), Współczynnik zniszczenia, Współczynnik bezpieczeństwa, Histogram Rainflow, Histogram Zniszczeń, Wskaźnik biaxiality, Wskaźnik nieproporcjonalności

Zmęczenie wibracjami

Ansys nCode Design Life ma możliwość przewidywania zmęczenia w dziedzinie częstotliwości. Opcja zmęczenia wibracyjnego umożliwia symulację testów na stole wstrząsarkowym przy obciążeniu losowym (PSD) lub sinusoidalnym. W wielu przypadkach wykonanie analizy zmęczeniowej w dziedzinie częstotliwości umożliwia odzwierciedlenie obciążenia w bardziej realistyczny sposób niż analiza zmęczeniowa w dziedzinie czasu, jak np. obciążenia losowe wywołane obciążeniem od wiatru i fal morskich.

Shell and Solid Seam Weld

Ansys nCode DesignLife ma możliwość przewidywania zmęczenia połączeń spawanych dla modeli powłokowych oraz modeli bryłowych (rys. 5). Ocena trwałości zmęczeniowej połączeń spawanych dla modeli bryłowych oparta jest na metodzie Structural Stress (ASME Boiler and Pressure Vessel Code), natomiast dla modeli powłokowych – na metodzie Volvo/Chalmers/HBM. Do określenia żywotności połączenia spawanego wykorzystywane są dwie krzywe S-N: krzywa zginania i krzywa membranowa.

Wytrzymałość zmęczeniowa – pozostałe zastosowania

Dodatkowo w Ansys nCode DesignLife można przeprowadzić takie analizy wytrzymałości zmęczeniowej, jak: Spot Welds, analiza zmęczeniowa żeliwa szarego, a także kompozytów z krótkimi włóknami.