Fatigue Research

  • View
    256

  • Download
    11

Embed Size (px)

Text of Fatigue Research

1.1 D liu u vo ca vic d on thi gian mi ca m hnh

-tnh cht vt liu -ti trng theo thi gian -ng sut bin dng cc b 1.1 Tnh cht vt liu: khi xem xt v tnh cht vt liu th quan tm n mi quan h gia moodul n hi Young v h s Poisson. Cu trc ha hc, qu trnh nhit luyn, vi kt cu 1.2 Stress life data: i vi cch thc tnh ny th p ng ca mi thng l mt kt cu c bit l bin ng sut ca biu cho n ng cong ph hy. Thm vo th modul n hi Young c th chuyn i ng sut thnh bin dng hoc ngc li

-stress range intercept: bin ng sut ct -s m bn mi u tin - im chuyn tip do mi -s m bn mi th hai - gii hn bin ng sut - biu tiu chun cc li

1.3 d liu v vt nt ban u: C hai vn v tnh cht vt liu khi d on tui th bn mi l ng cong ng sut- bin dng theo chu k (cyclic stress-strain curve) v ng cong bin dng-tui th. -bng m t cc tham s v bin dng cc b

-h s bn mi -s m bn mi - h s dai mi - s m dai mi - modul n hi Young -s m cng bin dng tun hon - h s bn tun hon - na chu k ct

1.4. C s d liu ca pht trin vt nt: Thng tin c bn ca cch thc ny l ng cong Paris, nh ngha s pht trin vt nt nh mt hm theo bin ca cng ng sut, thm vo l bn chng gy v bin gii hn ca cng ng sut cng c yu cu. + Cc tham s ca trng hp pht trin vt nt:

-h s Paris -s m Paris - delta K ti hn ti R=0 - delta K ti hn ti R-1 - bn chng gy

- t s ng sut ti cong ti hn - gii hn n mi do ng sut - bn mi

1.5. Ti trng: Loading time histories l vic o t ti trng theo tng thi im nhng phi c th xc nh c cng sut ca ti trong tng chu k. Vic xc nh ti trng lm tng t nh vic t ti trng trong FEA Vic o t bt c mt hin tng vt l no cng c yu cu mt b chuyn i, dng in s chuyn tn hiu n b chuyn i v b phn ghi nhn thng tin. Nhng hp cht t bit th t ti trng Nu c th thc hin vic xc nh ti trng v c th cn thit tng hp c bng ghi ti trng. Trong MSC.Fatigue c cc thanh cng c cho php to qun l thay i ha bng thi gian. Mt iu quan trng cn phi nh l c mt s cc trng hp ph hy mi xy ra l do cc ti trng khng mong mun xy ra. 1.6. Rainflow cycle counting: Trn thc t th cc thnh phn him khi c i tng ha hng s bin ti v c nhiu phng php khc nhau xc nh c bin ti trong t cc dy ti ngu nhin c c cu ha. Cc phng php nh level crossing, range-pair, range-mean, rainflow tt c u c mc ch nhm gim i cc dy nh v cc khc cong thit lp ng lng bin hng s chu k. Phn ln cc chu k c tm thy trong chui thi gian bao gm cc gi tr max min. mt khc th vn l lm sao nh ngha c tt c cc chu k khc ti cng mt thi im.

S o chiu c th c hiu nh vic gn cc ti trng trc tip. mt bin n s bao gm 2 bin bng nhau ngc chiu v lin tc.

Trong trng hp n gin nht th chui thi gian ngu nhin c th c xem nh l mt cp i ngc hng: nghch o t max n min trong du hiu v nghch o t min n max trong du hiu, vi tt c cc hiu qu khc phn lm 2. T mt im ca hng nhn vt liu, hin tng ny thng tham chiu nh lu tr vt liu, v vt liu c i tng ha thnh dy cc ti ngc ngc nhau, bin dich bn ngoi ca mi chu k ng, khi mt im ct tm thi ca vng bin dng ln m bin tr c t cho trng hp ln hn. Hnh 14.5 th hin mi lin h gia ng sut v bin dng p ng ca vt liu trn dy ny. Chu k ng tr l mt chu k tun hon, m c cc c tnh trong iu kin bin bin dng ca n v bin dng trung bnh. Ct ng sut th b qua v ch c bin bin dng c quan tm n sau thut ton c th c pht trin s tch chu k ra t mt tn hiu khng quan tm n n v ca n. Thut ton rainflow c th tch chu k theo cch m t trn, phn loi chng theo tng bin gi tr trung bnh v (?) trong ma trn bin trung bnh. 1.6 The rainflow Procedure: Thut ton rainflow ca MSC.Fatigue da trn c s thc t cho chu k tnh ton trong tch mi c nh ngha bi(). Dng ca thut ton dng .vic phn tch bt u ti gi tr tuyt i ln nht trong cc d liu c thit lp. di nhng hon cnh, chu k rainflow c tnh ton s c c lp mt cp bin chu k tnh v bt u ti v tr gi tr ln nht ca n. S khc nhau trong kt qu x l bi hai gii php ch pht sinh nu qu trinh x l bt u ti mt s gii tr khc gi tr tuyt i.

ng sut v bin dng cc b p ng vi bin dng danh ngha, c th hin bn tri, mt khc th 4 i lng hng s l bin chu k ti cng thi im (i.e.,B-C-B, E-F-E, G-H-G, A-D-D). trng hp nh B-C-B c x l nh mt im dng (ct) ti tt c cc trng hp ln A-D-A. iu ny quan trng cn phi ch mc d cc trng hp khc nh B-C-B v G-H-G xut hin ging nhau trn cng mt bin dng danh ngha, s c tnh nh mt s h hng ph hy bng phng php bin trung bnh (rangemean) ng sut trung bnh cc b v bin dng do hi khc nhau nn s tch gp h hng ca mi th cng khc nhau. Cn phi ch iu ny ti cc gi tr ng sut trung bnh cc b khng th tnh ton mt cch trc tip t bin dng trung bnh danh ngha. Lc ct chnh sau chu k rainflow c tnh gii php, v th x l chu k nh nh mt im dng ca mt ci ln hn. 1.7 Thng tin ng sut cc b: Phn tch phn t hu hn (FEA) h tr lin kt gia ti p t ln v ng sut p ng ti v tr bnh thng trn mt ct ngang ca kt cu. (?) cn cho mt k s t c mt xp x h s tp trung ng sut nh trng hp thng thng trong phn tch mi. hn na th FEA cho php cc k s kho st ph hy do mi cho mt bin ti h thng ti. 1.8 phn tch ng sut tnh tuyn tnh: Mt trong nhng nguyn l ca MSC.Fatigue l trng hp ti c xem xt n phi c phn tch mt cch chuyn bit nu khng bit iu kin p t (v d nh phn tch

ng sut s c yu cu cho mi ln gin on t ti ln kt cu). kt qu t phn tch ng sut s hiu chnh gia vic p ti v ng sut ngang cc b trn kt cu. Phn tch ng sut n hi tuyn tnh thng c dng v phn tch mi trong MSC.Fatigue thc hin bng cc thao tc khc nhau m gm s xp chng kt qu phn tch ng sut FEA v thc hin s chuyn i n hi v bin dng do ni cn thit. t bin dng cc b hay bng ghi ng sut theo thi gian ti mi v tr biu din bin dng p ng do s kt hp ng thi tt c cc bng ti trng thi gian tm c. 1.8 cc loi ti trong FEA iu ny quan trng v n v ca ti trng c dng trong FEA tng ng vi cc ti trong bng ghi ti. Cc li ti trong; -LOAD: mt gi tr ca ngoi lc trong mt n v lc (kN,N,v.v..) -LOADING: iu kin chung cho bt c nh hng bn trong v bn ngoi m gy nn bin dng cho kt cu. FEA khng ph thuc vo n v thc t ca lc v di, ng sut. vic tnh ton tui th trong MSC.Fatigue c thc hin trong h thng n v S.I. . Tuy nhin MSCFatigue cho php lm vic trong nhiu h thng n v khc nhau. Bng ghi thi gian dng trong tnh ton mi phi th hin c cc mc thi gian khc nhau ca ti trng c t vo trong FEA. Mt s loi ti trng: -Ti tp trung - p lc -Nhit -Ti phn b -Gia tc -Mmen -i lng v hng khc

(*)Trong ti phn b l trng hp c bit m phi xem xt k cc i lng lin quan n n nh l vng. Trong trng hp ny th ln ca vng ti v tr c tnh bng FEA v phi tng ng vi vng trong bng ghi thi gian

Bng ghi ti s khng cn nu ta mun xc nh ti trng FE nh mt s dch chuyn tnh do ng sut bin dng p ng c v iu ny khng khc vi thi im mc d ti phi c tch bit v x l bng FEA. p lc c th c t vo v bng ghi p lc dng trong phn tch mi. p lc v ti trng c th t vo vi nhau trong phn tch mi min l cng n v. Bt c ti trng no m bin i t l v cng vi mi ci khc c th kt hp vi nhau trong FEA. Tuy nhin bng ghi ti trng phi l mt i lng v hng th hin t l vi ti trng hot ng trn kt cu ti mi ln tng thi gian. *:nu c nh dng kt qu n hi tuyn tnh t ng lc hc chuyn tip hoc phn tch lc rung phn t hu hn (FE), khng c p t v ta phi nh ngha thi gian rung dao ng trong phn tch FE. I. Phn Tch Tui Th (S-N): (total life analysis) iu ny c thc hin vo nm 1830, mt vt bng kim loi nu b gp i gp li nhiu ln hay b dao ng ln xung th s b gy ti ni c mc ng sut thp hn l khi ta t ti trng ln n sinh ra vt nt. phng php ng sut danh ngha (S-N) ln u c p dng tm v gii quyt nguyn nhn s h hng v c p dng rng ri, thng th c gn ti ni c ng sut c ch ra ti vng bin dng n hi ca vt liu v s chu k vt nt pht trin ln ln. T mt im nhn thy th ng sut danh ngha tin dn n dy tt nht vng din tch ca qu trnh mi nh l chu k ln ca qu trnh mi. phng php ng sut danh ngha (MEAN STRESS )khng tt trong trng hp nhng chu k thp ni bin dng do. trong vng ny th phi dng phng php bin dng c bn (strain-based) 1.9.1. chu k ng sut: Trc bit v phng php ng sut danh ngha th cn phi nh gi loi i lng ca chu k ng sut c a vo trong qu trnh mi.

14.7 minh ha chu k ng sut thay i vi dng hinh sin. y l trng hp ti trng c thy cn lc quay khi vn tc l hng s v khng b qu ti. i vi loi chu k ng sut ny th us-max v us-min c ln bng nhau. Hnh 14.7(b) us-max v us-min khng bng nhau. Trong trng hp c hai lc u l lc ko v l ng sut i du tun hon. Hnh 14.7(c) l trng hp phc tp l dng ti trng ngu nhin v l dng ng sut tun hon trong kt cu thc.

T biu trn ta thy c rng s thay i ng sut c th phn thnh hai phn l ng sut tnh hoc n nh m n i du hoc l mt bin bin ng sut,Xa. Thng th ta xem xt bin ng sut, Xr, l nhng i s khc nhau gia us-max v min trong chu k. r= max - min Bin ng sut, a, bng di ng sut a= r/2=( max - min)/2 ng sut trung bnh l i s trung bnh max min trong chu k m=( max + min)/2 Hai t s trn thng c nh ngha cho ng sut trung bnh, ng sut hay t s R v t s bin A R= min / max A= a / m = 1 R1 + R Bng 14.5 minh ha cho R v mt s gi tr thng thng ca ti trng

1.9.2 ng cong S-N 1.9.2 qu trnh xc nh ng cong S-N Phn ln vic xc nh cc tnh cht ca mi bng vic gp i gp li gc cnh ca chi tit (R=-1). c gi l s th un quay,. Mt v d ca Moore l dng 4 im ti t ln mt m ment hng s xoay (1750rpm) ln mt tr trn xoay ng knh 6-8 mm kim tra, c gia cng nhn vo i xng nhau.

Mc ng sut ti b mt ca chi tit mu c tnh da trn phng trnh dm n hi, nu gi tr vt qua ngng gii hn chy ca vt liu S = Mc I S=ng sut danh ngha trong mt ct ngang M=m men un C= khong cch ca mt t ng trung ha I= m men qun tnh Mt ct trn ca RRMoore cng thc gim: 32M S= d3 D=ng knh ca trc Qu trnh th nghim xc nh ng cong S-N l kim tra mu u tin ti gi tr ng sut cao 2 n 3 ln bn tnh ca vt liu, ph hy s xut hin trong mt s chu k nh. Gi tr ng sut s gim dn cho nhng ln th tip theo cho n khi mu th khng b ph hy trc 10^7 chu k. Nhng vt liu c em th nghim ng sut ln nht ti ni b ph hy t ta tm c gii hn mi. trong trng hp ni c thit k c bn ln yu cu tn ti mt tng xut lin quan n n, kim tra phc tp v phn tch qu trnh nh phng php Prot v staircase (bc thang), php trin v xc nh gii hn mi trung bnh v phng sai ca n. Cc vt liu em th nghim gii hn mi th thng c kim tra v xc nh gia 10^7 vaf10^8 chu k, v xc nh nn khi nim gii hn bn mi ng cong S-N c xc nh thng qua vic dng khong 15 mu vt. tuy nhin thng thng kt qu c tm thy t nhng i lng phn tn t vic phn tch thng k. D liu S-N hu nh c th hin di dng log-log ca ng sut i du, bin Sa hay