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Análise de fadiga no Creo Ansys Simulation
Sobre análises de fadiga
A análise de fadiga no Creo Ansys Simulation permite avaliar a vida útil de fadiga, o dano de fadiga e o fator de segurança, usando resultados de tensão ou deformação de uma solução estrutural existente. A fadiga é um cálculo de pós-processamento executada em resultados estruturais resolvidos.
O comportamento de fadiga define como os cálculos de fadiga são executados. Ele inclui o método de fadiga, definição de carregamento, componente de tensão ou deformação e parâmetros relacionados à vida útil. Cada resultado de fadiga faz referência a um único comportamento de fadiga.
Pré-requisitos para executar um estudo de fadiga
Primeiramente, é necessário definir uma análise estrutural estática ou transiente, antes de definir o comportamento ou os resultados de fadiga.
O modelo deve conter somente geometria sólida para avaliação de fadiga. Idealizações de vigas, cascas e pares de cascas não têm suporte. As referências devem ser corpos ou componentes.
Certifique-se de que todas as propriedades do material de fadiga requeridas estejam definidas antes de definir os resultados de fadiga.
É requerida uma licença avançada do Creo Ansys Simulation para definir comportamentos de fadiga, resultados de fadiga e para executar uma análise de fadiga.
Definindo propriedades do material de fadiga
Antes de calcular os resultados de fadiga, é necessário definir as propriedades do material de fadiga para qualquer material que seja atribuído ao modelo. Modifique um material existente ou crie um novo material. Defina as propriedades a seguir na área Fadiga da caixa de diálogo Definição de material:
Curva de vida útil da tensão — A curva de vida útil da tensão (S-N) define o relacionamento entre a amplitude de tensão alternada e o número de ciclos até ocorrer falha em condições de fadiga elástica (ciclo alto). Isso ajuda a prever a vida útil de fadiga de materiais sob condições cíclicas de carregamento. Defina a curva de vida útil da tensão como uma função de tabela da amplitude da tensão com relação aos ciclos até ocorrer falha. Os valores de amplitude de tensão devem ser positivos. A amplitude de tensão e o número de ciclos devem usar a mesma escala: linear ou logarítmica. (Linear para amplitude de tensão e logarítmica para número de ciclos e vice-versa não têm suporte).
Coeficiente de resistência — O coeficiente de resistência é a interceptação da resistência à fadiga na equação da vida útil da deformação (ε–N). Ele representa a amplitude da tensão em uma reversão (2N = 1) extrapolada da porção elástica da curva de fadiga. Um material com o valor de coeficiente de resistência mais alto resiste melhor ao dano de fadiga no regime elástico.
Expoente de resistência — O expoente de resistência define o declive da porção elástica da curva de vida útil da deformação em uma escala log-log. Um valor mais negativo de resistência representa um declive mais inclinado, que indica uma redução mais rápida na vida útil de fadiga com tensão.
Coeficiente de ductilidade — O coeficiente de ductilidade representa a interceptação da ductilidade de fadiga, correspondendo à amplitude da deformação plástica em uma reversão. Ele é usado em análises de fadiga de vida útil da deformação e representa a contribuição da deformação plástica para a vida útil de fadiga. Um =coeficiente de ductilidade com valor mais alto significa que o material pode tolerar mais deformação plástica antes de ocorrer falha.
Expoente de ductilidade — O expoente de ductilidade define o declive da porção plástica da curva de vida útil da deformação. Ele é usado somente para fadiga de vida útil da deformação e controla a rapidez com que a vida útil de fadiga diminui com o aumento da deformação plástica. Normalmente, o valor do expoente de ductilidade é negativo. Um valor mais negativo do expoente de ductilidade significa que o material perde vida útil de fadiga rapidamente sob deformação plástica.
Coeficiente de resistência cíclica — O coeficiente de resistência cíclica define a tensão requerida para causar uma unidade de deformação plástica sob carregamento cíclico estabilizado. Ele é usado para comportamento de tensão-deformação cíclica e é requerido para converter tensões elásticas em deformações plásticas cíclicas. É importante para a fadiga de vida útil da deformação e correções de tensão média. Um valor mais alto do coeficiente de resistência cíclica significa maior resistência à deformação plástica cíclica.
Expoente de endurecimento de deformação cíclica — O expoente de endurecimento de deformação cíclica define a não linearidade da curva de tensão-deformação cíclica. Quando usado com o coeficiente de resistência cíclica, ele controla como a tensão aumenta com a deformação plástica sob carregamento cíclico. Ele influencia a amplitude da deformação e é usado nos cálculos de vida útil de fadiga. Um valor mais alto de expoente de endurecimento de deformação cíclica significa que há um endurecimento de deformação cíclica mais forte, enquanto um valor mais baixo indica que o material amolece mais facilmente sob carregamento cíclico.
Executando uma análise de fadiga
Passo 1: Executar uma análise estrutural
1. Crie um estudo estrutural e aplique cargas, restrições e materiais.
2. Execute o estudo de simulação e verifique se os resultados de tensão ou deformação estão disponíveis.
Passo 2: Definir um comportamento de fadiga
1. Clique na seta ao lado de Definir resultados e, em seguida, selecione Comportamento de fadiga.
2. Na caixa de diálogo Comportamento de fadiga, selecione um dos tipos de análise a seguir:
Vida útil da tensão — Normalmente, a vida útil da tensão é usada para a fadiga de ciclo alto e calcula a fadiga usando resultados de tensão e curvas de vida útil da tensão.
Vida útil da deformação — Normalmente, a vida útil da deformação é usada para a fadiga de ciclo baixo e usa equações com base na deformação. Para esse método, é necessário definir o limite de vida útil infinita e outros parâmetros de vida útil da deformação.
3. Selecione o componente de tensão ou deformação a ser usado para cálculos de fadiga na lista Componente.
4. Selecione uma das opções de tipos de carregamento a seguir:
Totalmente revertido — Este é um carregamento de amplitude constante com valor médio zero. As tensões (ou deformações) máximas alternam-se de forma simétrica entre tensão e compressão iguais.
Zero — Nesse tipo de carregamento de amplitude constante, as tensões variam entre zero e um valor positivo. Ele tem um valor de tensão média diferente de zero.
Razão — Nesse tipo de carregamento de amplitude constante, as tensões variam entre dois valores definidos pela razão do carregamento.
Nos casos de tipo de carregamento Zero ou Razão, especifique as configurações a seguir:
Teoria da tensão média — Selecione entre os valores Nenhuma, Goodman ou Gerber para o tipo de comportamento da vida útil da tensão. Consulte o tópico Escolhendo a correção de tensão média certa no design de fadiga como referência ao selecionar a teoria da tensão média a ser usada no comportamento de fadiga.
Para o tipo de comportamento da vida útil da deformação, escolha entre Nenhuma, Morrow ou SWT.
Razão do carregamento — Especifique a razão do carregamento. Uma razão do carregamento igual a 3 significa que as tensões ou deformações variam entre a amplitude real e 3 vezes a amplitude, com uma média de duas vezes a amplitude.
5. Especifique o fator de escala que é um fator de multiplicação da média e dos valores alternados.
6. Especifique o valor das configurações adicionais a seguir:
Vida útil infinita — Esta é a vida útil máxima do tipo de análise de vida útil da deformação.
Vida útil de design — Especifique a vida útil para a qual o modelo está sendo projetado.
Unidades de vida útil — Selecione as unidades de vida útil. Os valores podem ser blocos, dias, minutos, segundos etc.
7. Clique em OK para criar o comportamento de fadiga.
Passo 3: Definir resultados de fadiga
1. Clique em Definir resultados > Plotagem de contorno.
2. Na lista Tipo de resultado, selecione Outros para abrir a caixa de diálogo Outros tipos de resultados. Expanda o grupo Fadiga e selecione o resultado de fadiga requerido.
3. Selecione corpos sólidos ou componentes como referências.
4. Selecione um comportamento de fadiga existente ou crie um novo.
5. Se o estudo for transiente, selecione o passo de simulação.
6. Clique em OK para calcular e exibir o resultado de fadiga.
Passo 4: Revisar e atualizar resultados
Os resultados de fadiga são exibidos como plotagens de contorno. Se um comportamento de fadiga é modificado, todos os resultados associados são marcados como desatualizados na árvore de modelo e devem ser reavaliados quando forem atualizados.
Resultados de fadiga com suporte
Os resultados de fadiga estão disponíveis somente como plotagens de contorno definidas pelo usuário. Plotagens e sondas de vetor não têm suporte nos resultados de fadiga.
Os resultados de fadiga a seguir podem ser definidos para um comportamento de fadiga:
Indicação biaxial
Tensão alternada equivalente. Use comportamentos de fadiga de vida útil de tensão para resultados de tensão alternada equivalente.
Dano de fadiga
Vida útil de fadiga
Fator de segurança
Para obter detalhes sobre como interpretar esses resultados, consulte o tópico Interpretando resultados em estudos de fadiga
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