疲劳模块更新

COMSOL Multiphysics® 6.0 版本为“疲劳模块”的用户引入了一个新特征,用于评估随机振动下的疲劳,以及能够使用更多 S-N 曲线类型。请阅读以下内容,进一步了解这些新增功能。

随机振动疲劳

在随机载荷中,载荷通过功率谱密度 (PSD) 形式的统计表示来定义,这是一种有用的建模方法,适用于作用在结构上的载荷不能被确切表达的情况。通过计算出的应力响应 PSD,您可以提取有意义的物理量用于疲劳评估。疲劳 接口中新增的随机振动 特征可以计算指定时间段内的疲劳使用因子,并计算结构在承受 PSD 载荷时的总疲劳寿命。这些物理量通过 Palmgren–Miner 损伤求和规则来计算,您可以使用不同的循环计数模型和不同的疲劳评估准则。根据底层 PSD 加载的特性,您可以从两种循环计数模型中进行选择:用于宽带加载的 Dirlik 模型,或用于窄带加载的 Bendat 模型。

为了计算疲劳损伤,循环计数与疲劳评估的模型相辅相成:

  • Basquin 模型
  • 近似的(参数化)S-N 曲线
  • S-N 曲线,指定为插值函数等

随机振动 特征中,您可以定义任何线性应力测量作为疲劳计算的基础,也可以选择一个内置的多轴等效 von Mises 应力 (EVMS) 测量。随机振动 特征提供多个不同的由 PSD 加载产生的结果。这些特征有助于您计算结构的疲劳失效风险。下图显示单位时间的峰值数和应力的均方根。

以 Prism 颜色表显示疲劳的支架模型几何。
支架几何形状的疲劳寿命。

累积损伤中的其他 S-N 曲线类型

在新版本中,累积损伤 特征得到了扩展,现在可以包含更多 S-N 曲线类型。除了对振幅(交变)载荷使用 S-N 曲线(带有可选的解析平均应力校正)之外,您现在可以选择直接提供载荷比相关性或平均应力相关性,这在您能获得包含平均应力效应的实验数据的情况下非常有用。提供的 S-N 曲线类型有:

  • 具有 R 值相关性的 S-N 曲线
  • 具有平均应力相关性的 S-N 曲线
  • 幅值应力的 S-N 曲线

新增教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.0 版本的“疲劳模块”引入了一个新的教学案例。

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