Okno dialogowe Materiał - karta Krzywe SN zmęczenia

Karta Krzywe SN zmęczenia służy do definiowania krzywych SN dla badania zmęczenia. Krzywe SN są używane tylko w badaniach zmęczenia.

Źródło

Aby wyświetlić to okno dialogowe, należy:

Otworzyć część, kliknąć prawym przyciskiem myszy Materiał w drzewie operacji FeatureManager i wybrać Edytuj materiał.

Karta Krzywe SN zmęczenia jest dostępna tylko wtedy, gdy zainstalowano dodatek SOLIDWORKS Simulation.

Niektóre materiały w bibliotece materiałów SOLIDWORKS mają już zdefiniowane krzywe SN zmęczenia. Materiały te są oznaczone indeksem przyrostkiem (S-N) dołączonym do nazwy na liście materiałów w bibliotece materiałów. Źródłem odniesienia dla krzywych SN jest Atlas of Fatigue Curves, ASM International.

Ustawia schemat interpolacji i źródło danych.
Interpolacja Ustawia schemat interpolacji naprężeń przemiennych względem liczby cykli w krzywej SN.
  • Log-log.

    Logarytmiczna interpolacja (przy podstawie 10) dla liczby cykli i naprężenia przemiennego. Opcja ta jest zalecana dla krzywych SN zawierających niewiele punktów danych, które są rozrzucone w dużych odległościach od siebie na obydwu osiach, chyba że lepsze dopasowanie krzywej można uzyskać przy użyciu innego schematu interpolacji.

  • Semi-log. Liniowa interpolacja dla naprężenia i logarytmiczna dla liczby cykli. Opcja ta jest zalecana dla krzywych SN charakteryzujących się względnie małym zakresem naprężeń w porównaniu ze zmiennością liczby cykli, chyba że lepsze dopasowanie krzywej można uzyskać przy użyciu innego schematu interpolacji.
  • Liniowe. Liniowa interpolacja zarówno dla naprężenia, jak i dla liczby cykli. Opcja ta jest zalecana dla krzywych SN zawierających wiele punktów danych, chyba że lepsze dopasowanie krzywej można uzyskać przy użyciu innego schematu interpolacji.

    Schematy interpolacji SN – przykład

    W niektórych przypadkach krzywa SN jest dostępna w postaci równania uzyskanego w drodze dopasowania do danych doświadczalnych. W takich przypadkach, jeżeli równanie pasuje do jednego ze schematów interpolacji, może wystarczyć zdefiniowanie tylko skrajnych punktów krzywych jako punktów danych i użycie właściwego schematu interpolacji.
Zdefiniuj Ręczne definiowanie danych krzywej. Wybrać z maksymalnie dziesięciu krzywych w menu.
Wyprowadź ze współczynnika sprężystości wzdłużnej materiału Automatyczne wyprowadzanie krzywej SN w oparciu o krzywe SN ASME oraz współczynniki sprężystości materiału odniesienia i materiału aktywnego. Źródłowa krzywa SN pojawia się w obszarze Podgląd.
  • Krzywe oparte na stali austenitycznej ASME
  • Krzywe oparte na stali węglowej ASME

Krzywa SN jest wyprowadzana poprzez podzielenie każdej wartości naprężenia krzywej odniesienia SN przez współczynnik sprężystości materiału odniesienia ASME i pomnożenie przez współczynnik sprężystości materiału bieżącego. Skojarzona liczba cykli pozostaje bez zmian.

Określ równanie zmęczenia S-N (do badania losowego zmęczenia wibracjami) Dostępne dla badań zmęczenia opartych o wyniki z badań dynamicznych drgań losowych.

Dane tabeli

Lista danych krzywej. Dostępne tylko wtedy, gdy wybrano opcję Zdefiniuj w oknie Źródło.
Współczynnik naprężenia (R) Dostępne tylko wtedy, gdy wybrano Niestandardowo zdefiniowane w części Wybierz źródło materiału.
Jednostki Jednostki naprężenia przemiennego.
Jeżeli wartości są wpisywane, należy pamiętać, aby wybrać żądane jednostki przed wprowadzeniem wartości.
Tabela danych krzywej Należy wprowadzić pary wartości liczb cykli i naprężeń przemiennych, jeżeli krzywa jest definiowana ręcznie. Jeżeli krzywa jest wyprowadzana w oparciu o krzywą odniesienia SN ASME, wyszczególniona zostanie skalowana krzywa.
Można użyć kopiowania i wklejania, aby wypełnić tabelę.
Plik Importuje dane krzywej z pliku. Dostępne tylko wtedy, gdy wybrano Niestandardowo zdefiniowane w części Wybierz źródło materiału.
Widok Wyświetla graf bieżących danych tabeli.
Usuń Usuwa wybrany wiersz danych. Dostępne tylko wtedy, gdy wybrano Niestandardowo zdefiniowane w części Wybierz źródło materiału.
Aby zastosować taką samą krzywą SN dla obiektów z różnymi materiałami, w drzewie badania zmęczenia, należy kliknąć prawym przyciskiem myszy Części i wybrać Zastosuj dane zmęczenia dla wszystkich obiektów.

Równanie krzywej zmęczenia S-N (równanie Basquina)

Dostępne dla badań zmęczenia opartych na wynikach z badań liniowych dynamicznych drgań losowych.

Oszacuj stałe Basquina z krzywej S-N Wybrać tę opcję, aby pozwolić programowi na obliczanie stałych równania Basquina w oparciu o podane punkty danych na krzywej S-N.

W przypadku dużej liczby cykli zmęczeniowych (liczba cykli N > 104) krzywa S-N podczas wykreślania na skali logarytmicznej może zostać przybliżona przez linię prostą. Równanie Basquina jest relacją wykładniczą pomiędzy zastosowaną liczbą cykli naprężenia (S) na osi y a liczbą cykli do zniszczenia (N) na osi x.

Równanie Basquina działa tylko do granicy wytrzymałości lub granicy zmęczeniowej.
Granica wytrzymałości jest najwyższym naprężeniem przemiennym, jakie nie powoduje zniszczenia zmęczeniowego. Innymi słowy, jeżeli naprężenie przemienne nie przekracza granicy wytrzymałości, to liczba cykli naprężenia powodująca zniszczenie staje się bardzo duża (praktycznie nieskończona). Granica wytrzymałości jest zwykle definiowana dla naprężeń przemiennych o zerowej średniej. Granica wytrzymałości jest również zwana granicą zmęczeniową. Niektóre metale nie posiadają mierzalnej granicy wytrzymałości.
Program uwzględnia zakres wartości naprężeń Sr dla równania Basquina. Mnoży przez 2 wartości naprężenia przemiennego (Sa) krzywej S-N w celu uwzględnienia całkowicie odwróconego obciążenia (Sr = 2*Sa).
Równanie Basquina krzywej S-N zmęczenia jest przedstawione jako:
  • N = B / (Sr) m lub
  • log (Sr) = B - m log (N)
W przypadku wybrania tej opcji nieaktywne są opcje Stała (B) specyficzna dla krzywej i Nachylenie (m) krzywej S-N. Oprogramowanie oblicza stałe B i m poprzez poprowadzenie prostej między punktami danych S-N przy użyciu metody najmniejszych kwadratów. Stałe te są parametrami materiału, określanymi poprzez testy zmęczenia materiału przy różnych poziomach naprężeń.
Jednostki Ustawia jednostki dla zakresu naprężeń Sr.
Uwzględnij punkt odcięcia dla krzywej S-N w wierszu Ustawia punkt odcięcia dla krzywej S-N, który jest brany pod uwagę przy obliczaniu stałych Basquina. W przypadku wprowadzenia wartości 0 lub 1 wszystkie punkty danych na krzywej S-N są uwzględniane przy prowadzeniu linii prostej metodą najmniejszych kwadratów.
Na przykład jeśli zostanie wprowadzona wartość 4, zestaw danych z pierwszych czterech wierszy krzywej S-N będzie uwzględniany przy prowadzeniu linii prostej i obliczaniu stałych B oraz m Basquina. Zaleca się używanie punktu odcięcia do obliczania granicy zmęczenia lub wytrzymałości. Za punktem odcięcia krzywa S-N jest uważana za linię poziomą.
Stała (B) specyficzna dla krzywej Wprowadzić wartość (dodatnią liczbę rzeczywistą) dla stałej B specyficznej dla krzywej S-N. Jest to wartość zakresu naprężeń Sr w jednym cyklu.
Nachylenie (m) krzywej S-N Wprowadzić wartość (musi to być dodatnia liczba całkowita) dla nachylenia krzywej S-N m. Kiedy dwa punkty danych (N1, S1) i (N2, S2) są znane, nachylenie krzywej S-N m oblicza się ze wzoru:
Źródło Wprowadź informacje o źródle danych S-N.
Widok Wybranie tej opcji pozwala przeglądać graf krzywej S-N.
Save Zapisuje dane krzywej S-N w pliku formatu *.dat lub *.csv (rozdzielony przecinkami).

Schematy interpolacji SN – przykład

Załóżmy, że zdefiniowaliśmy krzywą SN, która posiada następujące dwa kolejne punkty danych:
Liczba cykli (N) Log (N) Naprężenie przemienne (S) Log (S)
1000 3 50 000 psi 4.699
100,000 5 40 000 psi 4.602
Dla naprężenia 45000 psi program odczytuje liczbę cykli w oparciu o następujący schemat interpolacji SN:
Krzywa SN Log-Log. Osie X i Y reprezentują odpowiednio logarytm liczby cykli i logarytm naprężenia. Program oblicza logarytm z 45000 (który wynosi 4,653) i dokonuje interpolacji liniowej. Przy użyciu tej procedury, uzyskiwana jest liczba cykli 103,944= 8790.
Krzywa SN Semi-Log. Oś X reprezentuje logarytm liczby cykli, a oś Y reprezentuje naprężenie. Dla wartości naprężenia 45000 psi program dokonuje interpolacji liniowej i oblicza liczbę cykli jako 104=10000.
Liniowa krzywa SN. Osie X i Y reprezentują odpowiednio liczbę cykli i naprężenie. Dla wartości naprężenia 45000 psi program dokonuje interpolacji liniowej i oblicza liczbę cykli jako 50500.