Übersicht über Ermüdungsanalysen

Anhand einer Ermüdungsanalyse können Sie feststellen, ob es in Ihrem Modell bei Einwirkung einer variablen Last zu Ermüdungsschäden kommen kann. Für Situationen, in denen regelmäßige Spannungszyklen auftreten (z.B. eine mit gleichbleibender Geschwindigkeit rotierende Welle) können Sie eine konstante Amplitude als Lasttyp angeben. Für Situationen, in denen die Spannungszyklen unregelmäßig verlaufen, können Sie ein Lastmuster mit variabler Amplitude für Ihr Modell definieren.

Damit Sie eine Ermüdungsanalyse definieren können, müssen Sie zunächst eine statische Analyse definieren. Die Spannungsergebnisse aus der statischen Analyse werden mit den für die Ermüdungsanalyse festgelegten Lastfaktoren multipliziert, um die Lastvariation für einen Lebenszyklus zu bestimmen.

• Log. der Lebensdauer (Log Life) – Die geschätzte Anzahl der Zyklen, bevor das Modell bricht. Aufgrund der exponentiellen Natur der Ermüdung, ist es sinnvoll, die Ermüdungsfestigkeit logarithmisch auszudrücken.

• Log. der Lebensdauer bis zum Schaden (Log Damage) – Das Verhältnis zwischen akkumulierten Ermüdungszyklen und der Gesamtanzahl der Zyklen bis zum Versagen. Ein Wert größer Eins bedeutet Versagen. Ein Wert von 0.5 bedeutet z.B. eine um 50% verminderte Nutzungsdauer des Modells. Aufgrund der exponentiellen Natur der Ermüdung, ist es sinnvoll, das Schadensverhältnis logarithmisch auszudrücken.

Unter akkumulierten Ermüdungszyklen versteht man die Anzahl der Zyklen, denen das Modell vor der Ausführung der Ermüdungsanalyse ausgesetzt ist. Sie können diesen Wert nicht angeben. Per Vorgabe wird 1 von Creo Simulate angenommen. Daher kann die Beziehung zwischen dem Log. der Lebensdauer und dem Log. der Lebensdauer bis zum Schaden wie folgt ausgedrückt werden:

• Sicherheitsfaktor (Factor of Safety) – Der zulässige Sicherheitsfaktor für die eingegebene Last. Ist die errechnete Ermüdungsfestigkeit Ihres Modells größer als der Ziel-Konstruktionslebenszyklus, führt das Programm eine rückwärts gerichtete Berechnung durch, um den zulässigen Sicherheitsfaktor für die eingegebene Last zu ermitteln. Dieser Faktor gibt an, wie stark die Amplitude der Last erhöht werden kann, ohne den Ziel-Konstruktionslebenszyklus zu gefährden.

Wenn der Sicherheitsfaktor berechnet werden soll, aktivieren Sie im Dialogfenster Definition der Ermüdungsanalyse (Fatigue Analysis Definition) das Kontrollkästchen im Bereich Ausgabe (Output).

• Lebensdauererwartung (Confidence of Life) – Das Verhältnis zwischen dem berechneten Lebenszyklus und dem Ziel-Konstruktionslebenszyklus. Aufgrund der statistischen Natur der Ermüdungsgröße sollte die Lebenserwartung möglichst hoch sein. Werte unter Eins deuten auf Versagen hin. Für die Lebenserwartung sind Werte größer als 3.0 i.d.R. ausreichend, um den angestrebten Konstruktionslebenszyklus zu erreichen.

Sie können die Lebenserwartungsergebnisse mit einem dreifarbigen Farbflächenplot darstellen, um einen Überblick darüber zu erhalten, an welcher Stelle das Modell zuerst versagt und wo das Modell eine höhere Anzahl von Zyklen erreicht. Die Farbe Rot kennzeichnet eine Lebensdauererwartung von 0 bis zu der Anzahl von Lebenszyklen, die im Dialogfenster "Analyse" (Analysis) im Textfeld "Gewünschter Dauerfestigkeitswert" (Desired Endurance) eingegeben wurde. Die Farbe Gelb kennzeichnet eine Lebensdauererwartung, die von der Anzahl von Lebenszyklen für den gewünschten Dauerfestigkeitswert bis zum Dreifachen dieser Zahl reicht. Der Abstand zwischen diesen Zahlen ist der Mindestzyklus. Die Farbe Grün kennzeichnet eine beliebige Anzahl von Zyklen oberhalb des Mindestzyklus.

Der Ermüdungsanalysen-Assistent ist so aufgebaut, dass Sie schnell Informationen über die Ermüdungsfestigkeit einer Konstruktion erhalten, ohne die normalerweise notwendigen Angaben in ihrer Gesamtheit machen zu müssen. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Software nur Angaben verlangt, die leicht nachvollziehbar und daher leicht zu finden sind. Außerdem werden in der Software sehr konservative Voreinstellungen für die Angaben eingestellt, die Sie nicht direkt eingeben. Erfahrene Benutzer werden diese Voreinstellungen wahrscheinlich ändern, um weniger konservative Ermüdungsanalysen-Szenarios zu prüfen.