Boîte de dialogue Matériau - Onglet Courbes de fatigue S-N

L'onglet Courbes de fatigue SN permet de définir des courbes SN pour une étude de fatigue. Les courbes SN sont exclusivement réservées aux études de fatigue.

Source

Pour afficher la boîte de dialogue :

Ouvrez une pièce, cliquez avec le bouton droit de la souris sur Matériau dans l'arbre de création FeatureManager, et sélectionnez Editer le matériau.

L'onglet Courbes de fatigue S-N est uniquement disponible si le complément SOLIDWORKS Simulation est ajouté.

Il peut arriver que des courbes SN de fatigue soient déjà définies pour quelques matériaux de la bibliothèque de matériaux SOLIDWORKS. Ces matériaux sont identifiés par la présence du suffixe SN à la fin de leurs noms dans la liste des matériaux de la bibliothèque de matériaux. La référence pour les courbes SN est l'Atlas of Fatigue Curves, ASM International.

Définit le modèle d'interpolation et la source des données.
Interpolée Définit le modèle qui permettra d'interpoler les contraintes alternées par rapport au nombre de cycles de la courbe SN.
  • Log-log.

    Interpolation logarithmique (base 10) pour le nombre de cycles et la contrainte alternée. Cette option est recommandée lorsque les courbes SN ne comportent que quelques points de données largement diffusés sur les deux axes, sauf si un autre modèle d'interpolation est mieux adapté à la courbe.

  • Semi-log. Interpolation linéaire pour la contrainte et interpolation logarithmique pour le nombre de cycles. Cette option est recommandée lorsque les courbes SN ne présentent qu'une plage de contrainte relativement limitée par rapport à la variation du nombre de cycles, sauf si un autre modèle d'interpolation est mieux adapté à la courbe.
  • Linéaire. Interpolation linéaire pour la contrainte et pour le nombre de cycles. Cette option est recommandée lorsque les courbes SN comportent un grand nombre de points de données, sauf si un autre modèle d'interpolation est mieux adapté à la courbe.

    Exemple de modèles d'interpolation SN

    Il arrive que la courbe SN soit disponible sous la forme d'une équation obtenue par l'ajustement des données expérimentales. Dans ces cas spécifiques, si l'équation correspond à l'un des modèles d'interpolation, il peut être utile de définir uniquement les valeurs extrêmes de la courbe comme points de données et d'appliquer le modèle d'interpolation approprié.
Définir Définissez manuellement les données de la courbe. Vous pouvez sélectionner jusqu'à dix courbes dans le menu.
Dériver du module d'élasticité du matériau Dérivez automatiquement la courbe SN selon les courbes SN ASME et les modules d'élasticité du matériau de référence et du matériau actif. La courbe SN source est affichée dans la zone Aperçu.
  • Selon courbes ASME aciers austénitiques
  • Selon courbes ASME aciers au carbone

La courbe SN est dérivée en divisant chaque valeur de contrainte de la courbe SN de référence par le module d'élasticité du matériau ASME de référence, puis en multipliant le résultat obtenu par le module d'élasticité du matériau actuel. Les nombres de cycles associés ne changent pas.

Définir l'équation S-N de fatigue (pour l'analyse de fatigue par vibrations aléatoires) Disponible pour les études de fatigue basées sur les résultats d'études de vibration aléatoire dynamique.

Données de la courbe

Liste les données de la courbe. Disponible uniquement si l'option Définir est sélectionnée dans la case Source.
Ratio des contraintes (R) Disponible uniquement lorsque Personnalisé est sélectionné sous Source du matériau.
Unités Unités des contraintes alternées.
Si vous entrez des valeurs, vous devez veiller à sélectionner les unités voulues avant de commencer la saisie.
Tableau des données de la courbe Entrez des paires de valeurs correspondant respectivement au nombre de cycles et aux valeurs de contraintes alternées si vous définissez manuellement la courbe. Si la courbe est dérivée selon une courbe SN ASME de référence, la courbe mise à l'échelle est listée.
Vous pouvez utiliser le copier-coller pour remplir le tableau.
Fichier Importe les données de la courbe à partir d'un fichier. Disponible uniquement lorsque Personnalisé est sélectionné sous Source du matériau.
Afficher Affiche un diagramme des données actuelles du tableau.
Supprimer Supprime la ligne de données sélectionnée. Disponible uniquement lorsque Personnalisé est sélectionné sous Source du matériau.
Pour appliquer la même courbe SN à des corps avec des matériaux différents, cliquez avec le bouton droit de la souris sur Pièces dans l'arbre de l'étude de fatigue et sélectionnez Appliquer les données de fatigue à tous les corps.

Equation de courbe S-N (équation de Basquin)

Disponible pour les études de fatigue basées sur les résultats d'études de vibration aléatoire dynamique linéaire.

Estimer les contantes de Basquin à partir de la courbe S-N Sélectionnez cette option pour que le programme calcule les constantes d'équation de Basquin en fonction des points de données de la courbe S-N.

Pour une fatigue de cycle élevé (nombre de cycles N > 104), une courbe S-N peut être approximée par une ligne droite lors d'un tracé sur une échelle log-log. L'équation de Basquin est une relation de loi de puissance entre les cycles de contrainte appliqués (S) dans l'axe Y et le nombre de cycles requis pour entraîner une rupture (N) dans l'axe X.

L'équation de Basquin est uniquement valide jusqu'à la limite d'endurance ou de fatigue.
La limite d'endurance est la contrainte alternée la plus élevée qui n'entraîne pas de rupture par fatigue. En d'autres termes, si la contrainte alternée est égale ou inférieure à la limite d'endurance, le nombre de cycles de contrainte causant la rupture devient très grand (pratiquement infini). La limite d'endurance est généralement définie pour des contraintes alternées d'une moyenne nulle. On l'appelle aussi limite de fatigue. Il n'est pas toujours possible de mesurer la limite de fatigue des métaux.
Le programme prend en compte les valeurs de l'amplitude de contrainte Sr pour l'équation de Basquin. Il multiplie par 2 les valeurs de contrainte alternée (Sa) de la courbe S-N pour tenir compte d'un chargement complètement inversé (Sr = 2*Sa).
L'équation de Basquin de la courbe de fatigue S-N est désignée comme suit :
  • N = B / (Sr) m ou
  • log (Sr) = B - m log (N)
Lorsque vous sélectionnez cette option, les options Constante spécifique à la courbe (B) et Inclinaison de la courbe S-N (m) sont inactives. Le logiciel calcule les constantes B et m en calculant une ligne droite à travers les points de données S-N à l'aide de la méthode de calcul de la droite des moindres carrés. Ces constantes sont des paramètres de matériau déterminées par des tests de fatigue à différents niveaux de contrainte.
Unités Définit les unités de l'amplitude de contrainte Sr.
Envisager le point limite pour la courbe S-N à la ligne Définit le point limite de la courbe S-N pris en compte pour le calcul des constantes de Basquin. Si vous saisissez 0 ou 1, tous les points de données de la courbe S-N sont pris en compte pour le calcul d'une ligne droite à l'aide de la méthode de calcul des moindres carrés.
Par exemple, si vous entrez 4, l'ensemble de données des quatre premières lignes de la courbe S-N est pris en compte pour le calcul d'une ligne droite et le calcul des constantes de Basquin B et m. Il est recommandé d'utiliser comme point limite la limite d'endurance ou de fatigue. La courbe S-N est considérée comme une ligne horizontale après le point limite.
Constante spécifique à la courbe (B) Saisissez la valeur (doit être un nombre réel positif) pour la constante B spécifique à S-N. Il s'agit de la valeur de l'amplitude de contrainte Sr à un cycle.
Inclinaison de la courbe S-N (m) Entrez la valeur (entier positif) de l'inclinaison de la courbe S-N (m). Lorsque deux points de données (N1, S1) et (N2, S2) sont connus, l'inclinaison de la courbe S-N m est indiquée comme suit :
Source Entrez les informations relatives à la source des données S-N.
Afficher Sélectionnez cette option pour afficher un graphique de la courbe S-N.
Enregistrer Enregistre les données de la courbe S-N dans un fichier au format *.dat ou *.csv (délimité par des virgules).

Exemple de modèles d'interpolation SN

Supposons que vous définissiez une courbe SN ayant les deux points de données consécutifs suivants :
Nbre de cycles (N) Log (N) Contrainte alternée (S) Log (S)
1000 3 50 000 psi 4.699
100,000 5 40 000 psi 4.602
Pour une contrainte de 45 000 psi, le programme lit le nombre de cycles en fonction du schéma d'interpolation SN comme suit :
Courbe SN Log-log. Les axes X et Y représentent respectivement le logarithme du nombre de cycles et la contrainte. Le programme utilise le logarithme de 45000 (4,653) pour exécuter l'interpolation linéaire. Basé sur cette procédure, le nombre de cycles est 103,944 = 8 790.
Courbe SN Semi-Log. L'axe X représente le logarithme du nombre de cycles et l'axe des Y représente la contrainte. Pour une valeur de contrainte de 45 000 psi, le programme exécute l'interpolation linéaire et calcule le nombre de cycles selon la formule 104=10 000.
Courbe SN linéaire. Les axes X et Y représentent respectivement le nombre de cycles et la contrainte. Pour une valeur de contrainte de 45 000 psi, le programme exécute l'interpolation linéaire et calcule le nombre de cycles comme étant égal à 50 500.