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Analyse en fatigue dans Creo Ansys Simulation
A propos des analyses en fatigue
Une analyse en fatigue dans Creo Ansys Simulation vous permet d'évaluer la durée de vie en fatigue, l'endommagement à la fatigue et le facteur de sécurité à l'aide des résultats de contrainte ou de déformation d'une solution structurelle existante. La fatigue est un calcul de post-traitement effectué sur les résultats de structure résolus.
Un comportement en fatigue détermine la façon dont les calculs de fatigue sont effectués. Il comprend la méthode de fatigue, la définition du chargement, la composante de contrainte ou de déformation et les paramètres liés à la durée de vie. Chaque résultat de fatigue référence un seul comportement de fatigue.
Conditions requises pour l'exécution d'une étude de fatigue
Vous devez d'abord définir une analyse structurelle statique ou transitoire avant de définir le comportement en fatigue ou les résultats de fatigue.
Le modèle ne doit contenir que des géométries solides pour l'évaluation en fatigue. Les poutres, les coques et les idéalisations de surfaces appairées ne sont pas prises en charge. Les références doivent être des corps ou des composants.
Vérifiez que toutes les propriétés de matière de fatigue requises sont définies avant de définir les résultats de fatigue.
Une licence Creo Ansys Simulation avancée est requise pour définir les comportements en fatigue, les résultats de fatigue et exécuter une analyse en fatigue.
Définition des propriétés de matière de fatigue
Avant de calculer les résultats de fatigue, vous devez définir des propriétés de matière de fatigue pour toute matière attribuée au modèle. Modifiez une matière existante ou créez-en une nouvelle. Définissez les propriétés suivantes dans la zone Fatigue (Fatigue) de la boîte de dialogue Définition de matière (Material Definition) :
Courbe de contrainte-vie (Stress Life Curve) : la courbe de contrainte-vie (S-N) définit la relation entre l'amplitude de contrainte alternée et le nombre de cycles avant rupture dans des conditions de fatigue élastique (cycle élevé). Elle aide à prédire la durée de vie en fatigue des matières dans des conditions de chargement cyclique. Définissez la courbe de contrainte-vie comme fonction de table de l'amplitude de contrainte par rapport au nombre de cycles avant rupture. Les valeurs d'amplitude de contrainte doivent être positives. L'amplitude de contrainte et le nombre de cycles doivent utiliser la même échelle (linéaire ou logarithmique). (Les méthodes linéaires pour l'amplitude de contrainte et logarithmiques pour le nombre de cycles, et inversement, ne sont pas prises en charge.)
Coefficient de résistance (Strength Coefficient) : le coefficient de résistance correspond à l'interception de la résistance en fatigue dans l'équation déformation-vie (ε-N). Elle représente l'amplitude de contrainte à une inversion (2N = 1) extrapolée à partir de la partie élastique de la courbe de fatigue. Une matière avec un coefficient de résistance élevé résiste mieux aux dommages liés à la fatigue en régime élastique.
Exposant de résistance (Strength Exponent) : l'exposant de résistance définit la pente de la partie élastique de la courbe de déformation-vie sur une échelle log-log. Une valeur de résistance plus négative correspond à une pente plus raide, ce qui indique une réduction plus rapide de la durée de vie en fatigue avec la contrainte.
Coefficient de ductilité (Ductility Coefficient) : le coefficient de ductilité représente l'interception de la ductilité en fatigue, ce qui correspond à l'amplitude de déformation plastique pour d'une inversion. Il est utilisé dans les analyses en fatigue déformation-vie et représente la contribution de la déformation plastique à la durée de vie en fatigue. Plus la valeur du coefficient de ductilité est élevée, plus une matière peut tolérer une déformation plastique importante avant rupture.
Exposant de ductilité (Ductility Exponent) : l'exposant de ductilité définit la pente de la partie plastique de la courbe de déformation-vie. Il n'est utilisé que pour la fatigue de déformation-vie et contrôle la rapidité avec laquelle la durée de vie en fatigue diminue à mesure que la déformation plastique augmente. La valeur de l'exposant de ductilité est généralement négative. Plus la valeur de l'exposant de ductilité est négative, plus la matière perd rapidement en durée de vie en fatigue sous l'effet de la déformation plastique.
Coefficient de résistance cyclique (Cyclic Strength Coefficient) : le coefficient de résistance cyclique définit la contrainte requise pour provoquer une déformation plastique unitaire sous chargement cyclique stabilisé. Il est utilisé pour décrire le comportement contrainte-déformation cyclique et est nécessaire pour convertir les contraintes élastiques en déformations plastiques cycliques. Ce coefficient est essentiel pour l'analyse en fatigue déformation‑durée de vie, et pour l'application des corrections de contrainte moyenne. Plus la valeur du coefficient de résistance cyclique est élevée, plus la résistance à la déformation plastique cyclique l'est également.
Exposant d'écrouissage cyclique (Cyclic Strain Hardening Exponent) : l'exposant d'écrouissage cyclique définit la non-linéarité de la courbe contrainte-déformation cyclique. Lorsqu'il est utilisé avec le coefficient de résistance cyclique, il détermine comment la contrainte augmente avec la déformation plastique sous chargement cyclique. Il influence l'amplitude de déformation et est utilisé dans le calcul de la durée de vie en fatigue. Une valeur plus élevée de l'exposant entraîne un écrouissage cyclique plus fort, tandis qu'une valeur plus faible indique que la matière se ramollit plus facilement sous chargement cyclique.
Exécution d'une analyse en fatigue
Etape 1 : Exécuter une analyse structurelle
1. Créez une étude structurelle et appliquez des charges, des restrictions et des matières.
2. Exécutez l'étude de simulation et vérifiez que les résultats de contrainte ou de déformation sont disponibles.
Etape 2 : Définir un comportement en fatigue
1. Cliquez sur la flèche en regard de Définir les résultats (Define Results), puis sélectionnez Comportement en fatigue (Fatigue Behavior).
2. Dans la boîte de dialogue Comportement en fatigue (Fatigue Behavior), sélectionnez l'un des types d'analyse suivants :
Contrainte-vie (Stress life) : ce type d'analyse est généralement utilisé pour la fatigue à cycle élevé, et calcule la fatigue à l'aide des résultats de contrainte et des courbes de contrainte-vie.
Déformation-vie (Strain life) : ce type d'analyse est généralement utilisé pour la fatigue à cycle faible et utilise des équations basées sur la déformation. Pour cette méthode, vous devez définir la limite de durée de vie infinie et d'autres paramètres de durée de vie de déformation.
3. Sélectionnez la composante de contrainte ou de déformation à utiliser pour le calcul de la fatigue dans la liste Composante (Component).
4. Sélectionnez l'un des types de chargement suivants :
Entièrement inversé (Fully reversed) : chargement d'amplitude constante avec une valeur de moyenne nulle. Les contraintes (ou déformations) maximales alternent symétriquement entre une traction et une compression égales.
Zéro (Zero) : dans ce type de chargement à amplitude constante, les contraintes varient entre zéro et une valeur positive. Sa valeur de contrainte moyenne est non nulle.
Rapport (Ratio) : dans ce type de chargement d'amplitude constante, les contraintes varient entre deux valeurs définies par le rapport de chargement.
Dans le cas d'un type de chargement Zéro (Zero) ou Rapport (Ratio), spécifiez les paramètres suivants :
Théorie de contrainte moyenne (Mean stress theory) : sélectionnez la valeur Aucun (None), Goodman (Goodman) ou Gerber (Gerber) pour le type de comportement de vie de contrainte. Consultez la section Choix de la correction de contrainte moyenne appropriée dans la conception en fatigue pour choisir la théorie de contrainte moyenne à utiliser dans le comportement en fatigue.
Pour le type de comportement de durée de vie de déformation, choisissez Aucun (None), Morrow (Morrow) ou SWT (SWT).
Rapport de chargement (Loading ratio) : spécifiez le taux de chargement. Un rapport de chargement de 3 signifie que les contraintes ou déformations varient entre l'amplitude réelle et 3 fois cette amplitude, avec une valeur moyenne équivalente au double de l'amplitude.
5. Spécifiez le facteur d'échelle, qui est un facteur de multiplication de la moyenne et des valeurs alternées.
6. Spécifiez la valeur des paramètres supplémentaires suivants :
Durée de vie infinie (Infinite life) : durée de vie maximale du type d'analyse déformation-vie.
Durée de vie de conception (Design life) : spécifiez la durée de vie pour laquelle le modèle est conçu.
Unités de vie (Life units) : sélectionnez les unités de vie. Il peut s'agir de blocs, de jours, de minutes, de secondes, etc.
7. Cliquez sur OK (OK) pour créer le comportement en fatigue.
Etape 3 : Définir les résultats de fatigue
1. Cliquez sur Définir les résultats (Define Results) > Tracé d'isolignes (Contour Plot).
2. Dans la liste Type de résultats (Results type), sélectionnez Autres (Others) pour ouvrir la boîte de dialogue Autres types de résultat (Other Result Types). Développez le groupe Fatigue (Fatigue) et sélectionnez le résultat de fatigue requis.
3. Sélectionnez des corps solides ou des composants comme références.
4. Sélectionnez un comportement en fatigue ou créez-en un.
5. Si l'étude est transitoire, sélectionnez l'étape de simulation.
6. Cliquez sur OK (OK) pour calculer et afficher le résultat de fatigue.
Etape 4 : Revoir et mettre à jour les résultats
Les résultats de fatigue s'affichent sous forme de tracés d'isolignes. Si un comportement en fatigue est modifié, tous les résultats associés sont marqués comme obsolètes dans l'arbre du modèle et doivent être réévalués lorsqu'ils sont mis à jour.
Résultats de fatigue pris en charge
Les résultats de fatigue sont disponibles uniquement sous forme de tracés d'isolignes définis par l'utilisateur. Les tracés vectoriels et les palpeurs ne sont pas pris en charge pour les résultats de fatigue.
Les résultats de fatigue suivants peuvent être définis pour un comportement en fatigue :
Indication biaxiale
Contrainte alternée équivalente. Utilisez les comportements en fatigue contrainte-vie pour les résultats de contrainte alternée équivalente.
Endommagement à la fatigue
Durée de vie en fatigue
Facteur de sécurité
Pour en savoir plus sur l'interprétation de ces résultats, consultez la rubrique Interprétation des résultats dans les études de fatigue.
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