Creo Ansys Simulation에서 피로 해석
피로 해석 정보
Creo Ansys Simulation의 피로 해석을 사용하면 기존 구조 솔루션의 응력 또는 변형률 결과를 이용하여 피로 수명, 피로 손상 및 안전율을 평가할 수 있습니다. 피로는 해결된 구조 결과에 대해 수행되는 포스트 프로세싱 계산입니다.
피로 거동은 피로 계산이 수행되는 방법을 정의합니다. 여기에는 피로 방법, 하중 정의, 응력 또는 변형률 컴포넌트, 수명 관련 매개 변수 등이 포함됩니다. 각 피로 결과는 단일 피로 거동을 참조합니다.
피로 검토 실행을 위한 필수조건
• 피로 거동 또는 결과를 정의하기 전에 먼저 정적 또는 과도 구조 분석을 정의해야 합니다.
• 피로 평가를 위해 모델에는 솔리드 형상만 포함되어야 합니다. 빔, 셸 및 셸 쌍 이상화는 지원되지 않습니다. 참조는 바디 또는 컴포넌트여야 합니다.
• 피로 결과를 정의하기 전에 필요한 모든
피로 재료 특성이 정의되어 있는지 확인합니다.
• 피로 거동과 피로 결과를 정의하고 피로 해석을 실행하려면 고급 Creo Ansys Simulation 라이선스가 필요합니다.
피로 재료 특성 정의
피로 결과를 계산하기 전에 모델에 지정된 재료에 대한 피로 재료 특성을 정의해야 합니다. 기존 재료를 수정하거나 새 재료를 생성합니다. 재료 정의(Material Definition) 대화 상자의 피로(Fatigue) 영역에서 다음 특성을 정의합니다.
• 응력 수명 곡선(Stress Life Curve) - 응력 수명(S-N) 곡선은 탄성(고주기) 피로 조건에서 교번 응력 진폭과 파손까지의 주기 수 사이의 관계를 정의합니다. 이는 반복 하중 조건에서 재료의 피로 수명을 예측하는 데 도움이 됩니다. 응력 수명 곡선을 응력 진폭과 파손까지의 주기 수를 변수로 하는 테이블 함수로 정의합니다. 응력 진폭 값은 양수여야 합니다. 응력 진폭과 주기 수는 모두 동일한 배율(선형 또는 대수)을 사용해야 합니다. (응력 진폭은 선형, 주기 수는 로그로 설정하는 경우만 지원되며, 그 반대 조합은 지원되지 않음).
• 강도 계수(Strength Coefficient) - 강도 계수는 변형률 수명(ε–N) 방정식에서의 피로 강도 절편입니다. 이는 피로 곡선의 탄성 구간에서 외삽한 1회 반전(2N = 1) 시의 응력 진폭을 나타냅니다. 강도 계수 값이 높은 재료는 탄성 상황에서 피로 손상에 더 잘 저항합니다.
• 강도 지수(Strength Exponent) - 강도 지수는 로그-로그 스케일에서 변형률 수명 곡선의 탄성 구간 기울기를 정의합니다. 강도 지수 값이 더 음수일수록 기울기가 더 가파르며, 이는 응력 증가에 따라 피로 수명이 더 빠르게 감소함을 의미합니다.
• 연성 계수(Ductility Coefficient) - 연성 계수는 1회 반전에서의 소성 변형률 진폭에 해당하는 피로 연성 절편을 나타냅니다. 변형률 수명 피로 해석에 사용되며, 피로 수명에 대한 소성 변형률의 기여도를 나타냅니다. 연성 계수 값이 높을수록 재료는 파손되기 전까지 더 많은 소성 변형을 견딜 수 있습니다.
• 연성 지수(Ductility Exponent) - 연성 지수는 변형률 수명 곡선의 소성 구간 기울기를 정의합니다. 이는 변형률 수명 피로 해석에만 사용되며, 소성 변형률이 증가함에 따라 피로 수명이 얼마나 빠르게 감소하는지를 제어합니다. 연성 지수 값은 일반적으로 음수입니다. 연성 지수 값이 더 음수일수록 소성 변형 조건에서 재료의 피로 수명이 더 빠르게 감소함을 의미합니다.
• 반복 강도 계수(Cyclic Strength Coefficient) - 반복 강도 계수는 안정화된 반복 하중 하에서 단위 소성 변형률을 유발하는 데 필요한 응력을 정의합니다. 이는 반복 응력-변형률 거동에 사용되며, 탄성 응력을 반복 소성 변형률로 변환하는 데 필요합니다. 또한 변형률 수명 피로 및 평균 응력 보정에 중요합니다. 반복 강도 계수 값이 높을수록 반복 소성 변형에 대한 저항성이 높습니다.
• 반복 변형률 경화 지수(Cyclic Strain Hardening Exponent) - 반복 변형률 경화 지수는 반복 응력-변형률 곡선의 비선형성을 정의합니다. 반복 강도 계수와 함께 사용될 때 반복 하중 하에서 소성 변형률에 따라 응력이 증가하는 방식을 제어합니다. 이는 변형률 진폭에 영향을 주며 피로 수명 계산에 사용됩니다. 반복 변형률 경화 지수 값이 높을수록 반복 변형률 경화가 더 강하며, 값이 낮을수록 반복 하중 하에서 재료가 더 쉽게 연화됩니다.
피로 해석 실행
1단계: 구조 분석 실행
1. 구조 검토를 생성하고 하중, 제약 조건 및 재료를 적용합니다.
2. 시뮬레이션 검토를 실행하고 응력 또는 변형률 결과가 나오는지 확인합니다.
2단계: 피로 거동 정의
1. 결과 정의(Define Results) 옆에 있는 화살표를 클릭한 다음
피로 거동(Fatigue Behavior)을 선택합니다.
2. 피로 거동(Fatigue Behavior) 대화 상자에서 다음 분석 유형 중 하나를 선택합니다.
◦ 응력 수명(Stress life) - 응력 수명은 일반적으로 고주기 피로에 사용되며 응력 결과 및 응력 수명 곡선을 사용하여 피로를 계산합니다.
◦ 변형률 수명(Strain life) - 변형률 수명은 일반적으로 저주기 피로에 사용되며 변형률 기반 방정식을 사용합니다. 이 방법을 사용하려면 무한 수명 제한 및 기타 변형률 수명 매개 변수를 정의해야 합니다.
3. 피로 계산에 사용할 응력 또는 변형률의 컴포넌트를 컴포넌트(Component) 목록에서 선택합니다.
4. 다음 유형의 하중 옵션 중 하나를 선택합니다.
◦ 완전 반전(Fully reversed) - 평균값이 0인 일정 진폭 하중입니다. 최대 응력(또는 변형률)은 동일한 크기의 인장과 압축 사이에서 대칭적으로 교대로 변화합니다.
◦ 0(Zero) - 이 유형의 일정 진폭 하중에서는 응력이 0과 양수 값 사이에서 변동합니다. 평균 응력 값은 0이 아닙니다.
◦ 비율(Ratio) - 이 유형의 일정 진폭 하중에서는 하중 비율에 의해 정의된 두 값 사이에서 응력이 변동합니다.
0(Zero) 또는 비율(Ratio) 하중 유형의 경우 다음 설정을 지정합니다.
◦ 평균 응력 이론(Mean stress theory) - 응력 수명 거동 유형으로
없음(None),
Goodman 또는
Gerber 중에서 선택합니다. 피로 거동에 사용할 평균 응력 이론을 선택할 때는
피로 설계에서 적절한 평균 응력 보정 선택 항목을 참조하십시오.
변형률 수명 거동 유형으로 없음(None), Morrow 또는 SWT 중에서 선택합니다.
◦ 하중 비율(Loading ratio) - 하중 비율을 지정합니다. 하중 비율이 3이면 응력 또는 변형률은 실제 진폭과 진폭의 3배 사이에서 변하며, 평균값은 진폭의 2배입니다.
5. 평균값과 교대값의 곱셈 계수인 스케일 팩터를 지정합니다.
6. 다음 추가 설정의 값을 지정합니다.
◦ 무한 수명(Infinite life) - 변형률 수명 분석 유형의 최대 수명입니다.
◦ 설계 수명(Design life) - 모델이 설계된 수명을 지정합니다.
◦ 수명 단위(Life units) - 수명의 단위를 선택합니다. 블록, 일, 분, 초 등의 값을 가질 수 있습니다.
7. 확인(OK)을 클릭하여 피로 거동을 생성합니다.
3단계: 피로 결과 정의
2. 결과 유형(Results type) 목록에서 기타(Others)를 선택하여 기타 결과 유형(Other Result Types) 대화 상자를 엽니다. 피로(Fatigue) 그룹을 확장하고 필요한 피로 결과를 선택합니다.
3. 솔리드 바디 또는 컴포넌트를 참조로 선택합니다.
4. 기존 피로 거동을 선택하거나 새 피로 거동을 생성합니다.
5. 검토가 과도인 경우 시뮬레이션 단계를 선택합니다.
6. 확인(OK)을 클릭하여 피로 결과를 계산하고 표시합니다.
4단계: 결과 검토 및 업데이트
피로 결과는 등고선도로 표시됩니다. 피로 거동이 수정되면 모든 연관된 결과가 모델 트리에서 만료됨으로 표시되며 업데이트 시 재평가해야 합니다.
지원되는 피로 결과
피로 결과는 사용자 정의 등고선도로만 제공됩니다. 피로 결과에는 벡터 도표와 프로브가 지원되지 않습니다.
피로 거동에 대해 정의할 수 있는 피로 결과는 다음과 같습니다.
• 이축성 표시
• 등가 교번 응력. 등가 교번 응력 결과에 응력 수명 피로 거동을 사용합니다.
• 피로 손상
• 피로 수명
• 안전율
이러한 결과 해석에 대한 자세한 내용은
피로 검토에서 결과 해석 항목을 참조하십시오.