Phân tích độ bền vật liệu với 3DEXPERIENCE Works Simulation: Mỏi kim loại

29/08/2021
Thông thường, khi các công ty nghĩ đến việc sử dụng mô phỏng, họ sẽ nghĩ đến việc tăng độ cứng và sức bền của sản phẩm trong khi giảm trọng lượng. Tuy nhiên, cách tiếp cận này đã bỏ qua một hư hỏng phổ biến có thể dễ dàng tính toán đó là: độ mỏi kim loại. Đến 90% tất cả các hư hỏng cơ học trong quá trình sử dụng là do mỏi khi tải và ngừng tải lặp đi lặp lại làm suy yếu các bộ phận theo thời gian do các vết nứt lan truyền qua vật liệu, ngay cả khi ứng suất gây ra nhỏ hơn đáng kể so với giới hạn ứng suất của độ bền vật liệu.

Tại sao phân tích độ bền vật liệu lại quan trọng? Liên quan như thế nào đến độ bền mỏi?

Tuổi thọ theo độ mỏi của chi tiết bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như vật liệu, hình học, phạm vi ứng suất, tần số tải, quy trình sản xuất và điều kiện khí quyển. Đây là một câu hỏi khó để tính toán bằng tay, điều này khiến nó trở thành một nhiệm vụ lý tưởng để mô phỏng tính toán.

Chúng tôi thấy hậu quả của việc hỏng hóc do độ bền mỏi trong tin tức. Hãy nghĩ đến vụ cháy động cơ máy bay thương mại gần đây do mỏi kim loại ở cánh quạt. Những hư hại này rất thảm khốc, bên cạnh đó chúng tôi thấy hiệu quả của sự bền mỏi trong nhiều ngành công nghiệp.

phan-tich-do-ben-vat-lieu-do-ben-moi-kim-loai
Những tai nạn thảm khốc do phá vỡ giới hạn về mỏi kim loại

Các ví dụ về hỏng hóc do mỏi có thể được tìm thấy trong các sản phẩm và linh kiện của nhiều ngành công nghiệp:

  • Thiết bị công nghiệp: Máy xoay, bu lông, bánh răng, dây đai, van, chốt đệm, đường ống và ống.
  • Khoa học đời sống: Stent, chân tay giả, nha khoa, cấy ghép hông và đầu gối.
  • Năng lượng và vật liệu: Đường ống, bình chịu áp lực, thiết bị khoan, van điều khiển và an toàn, mối hàn, quạt, tuabin, tuabin gió, giàn khoan ngoài khơi và bánh răng.
  • Điện tử: Hàn, dây dẫn, PCB, thiết bị truyền động, giá đỡ điện tử và cụm lắp ráp.
  • Sản phẩm Tiêu dùng: Vòng đệm, quạt, đầu nối, dây điện, van, bàn đạp xe đạp và thiết bị tập thể dục.
  • Nhà và phong cách sống: Cửa ra vào và cửa sổ.
phan-tich-do-ben-vat-lieu-3dexperience-works-simulation-mieng-cay-rang-nha-khoa
Mô phỏng độ bền trên miếng cấy răng trong nha khoa được giải quyết bằng công nghệ SIMULIA fe-safe

Do sự phổ biến của các lỗi do mỏi kim loại và sự cải tiến đáng kể của các giải pháp tính toán, các công ty đang tiến tới mô phỏng độ bền vật liệu để hiểu rõ hơn và dự đoán các lần xuất hiện mỏi trong thời gian tồn tại của một thành phần hoặc sản phẩm. Thử nghiệm vật lý về độ bền vật liệu rất tốn kém và mất thời gian. Các tiêu chuẩn công nghiệp ngày càng đòi hỏi nhiều thử nghiệm và xác nhận độ bền hơn với thời hạn ngắn hơn. Các công ty phải áp dụng và thực hiện các giải pháp mô phỏng độ bền để tuân thủ các quy định của ngành và tuân thủ các yêu cầu của khách hàng.

mo-phong-vat-lieu
Ví dụ về trục quay của xe đạp được yêu cầu kéo dài lên 7.000.000 vòng.

Các công cụ mô phỏng độ bền vật liệu có thể dự đoán lỗi sản phẩm được hiển thị trong Hình 3 bằng cách sử dụng danh mục mô phỏng cấu trúc 3DEXPERIENCE® Works.

phan-mem-mo-phong-tren-dam-may-3dexperience-works-simulation
Danh mục 3DEXPERIENCE Works Simulation

Để giải quyết thách thức về thiết kế độ chịu lực, độ cứng và độ bền, hai giải pháp (hoặc Role) mới đã được đưa ra.

Độ bền hiệu suất (Durability Performance Engineer)

Khả năng của Durability Performance Engineer bao gồm: tuyến tính tĩnh và phi tuyến tính (Abaqus Implicit), bán tĩnh (Abaqus Implicit Dynamic), nhiệt, độ bền, tiếp xúc với ma sát, vật liệu phi tuyến, chia lưới nâng cao, tải tuần tự, điện toán cục bộ và đám mây, v.v.

Độ bền cơ học (Durability Mechanics and Engineer)

Các khả năng của Durability Mechanics và Engineer bao gồm: tuyến tính tĩnh và động, phi tuyến tính (Abaqus Implicit, Implicit Dynamic và Explicit), nhiệt, độ bền, hiệu chuẩn vật liệu, hiệu chỉnh hình học, v.v.

Các Role mới về độ bền bao gồm:

1. SIMULIA Abaqus đã được chứng minh về sức mạnh và công nghệ an toàn do các chuyên gia sử dụng.

  • Các kịch bản cấu trúc nhiều bước để đánh giá hiệu suất sản phẩm toàn diện.
  • Các kỹ thuật tiên tiến với phân tích chu kỳ cao và chu kỳ thấp (các thuật toán dựa trên ứng suất và biến dạng).
  • Thực hiện các events mỏi thực tế và tải đa hướng để tính toán độ bền chính xác.
  • Hơn 350 vật liệu có đặc tính chống mỏi.
phan-tich-moi-kim-loai-do-ben-vat-lieu-co-khi
Tải cấp độ thấp, cấp độ cao và cấp độ kết hợp.

Hyundai Motor Company nói rằng “công nghệ fe-safe đã dự đoán chính xác vị trí hỏng hóc do tải ở mức cao, thấp và kết hợp. Việc phân tích đã tính đến ứng suất dư, độ không tuyến tính của vật liệu và các biến dạng của chất dẻo. ”

2. Kết nối với SOLIDWORKS

Quy trình làm việc được kết nối và liên kết với SOLIDWORKS cho các tình huống giả định hiệu quả.

3. Hợp tác kỹ thuật dễ dàng

  • Nền tảng 3DEXPERIENCE cung cấp một nền tảng trên đám mây an toàn với chức năng quản lý dữ liệu, tạo phiên bản và truy xuất nguồn gốc.
  • Dashboard trên web tăng tốc các quyết định kinh doanh và kỹ thuật bằng cách chia sẻ mô phỏng cấu trúc và độ bền với tất cả các bên liên quan của dự án.

Tiến hành các nghiên cứu mô phỏng về độ bền và độ cứng của vật liệu (sản phẩm) hoặc tối ưu hóa trọng lượng là không đủ để xác nhận một thiết kế (và giành chiến thắng trong các dự án thiết kế và kỹ thuật mới). Không thể bỏ qua hiện tượng mỏi, có thể gây hỏng sản phẩm khi chịu tải theo chu kỳ. Các bài kiểm tra và xác nhận độ bền đang ngày càng trở nên phổ biến để đạt được sự tuân thủ của ngành.

Danh mục 3DEXPERIENCE Works cho phép người dùng mô phỏng độ bền vật liệu với công nghệ an toàn SIMULIA đã được chứng minh cùng với SIMULIA Abaqus. Nền tảng 3DEXPERIENCE trên đám mây cho phép truy xuất nguồn gốc, lập phiên bản và chia sẻ dữ liệu trong môi trường được kết nối, kết hợp với SOLIDWORKS để có quy trình làm việc được sắp xếp hợp lý.

Tham khảo: 3DEXPERIENCE Works Structural Simulation mô phỏng 3D kết cấu phức tạp nhất.

 

Nguồn: blog.solidworks

Dịch: Mỹ Hạnh - ViHoth Corporation

 

Đánh giá - Bình luận
0 bình luận, đánh giá về Phân tích độ bền vật liệu với 3DEXPERIENCE Works Simulation: Mỏi kim loại

TVQuản trị viênQuản trị viên

Xin chào quý khách. Quý khách hãy để lại bình luận, chúng tôi sẽ phản hồi sớm

Trả lời.
Thông tin người gửi
Nhấn vào đây để đánh giá
Thông tin người gửi
Tư vấn hỗ trợ 24/24
0982018497
Liên hệ hỗ trợ kỹ thuật
support@vihoth.com
Tư vấn sản phẩm, mua hàng
media@vihoth.com
Yêu cầu báo giá
0.03135 sec| 2117.383 kb