MSC Nastran. Усталость и долговечность

MSC Nastran

Усталость и долговечность

В состав MSC Nastran входит проблемно-ориентированный модуль NastranEmbeddedFatigue (NEF) для расчета усталостной прочности и долговечности изделий и оптимизации изделия по ресурсу.

Nastran EmbeddedFatigue является принципиально новым этапом в интеграции структурных прочностных расчетов с анализом усталостной прочности и долговечности. Сущность реализованного в нем нового подхода состоит в том, что модуль NEF работает непосредственно в среде MSC Nastran. Специалисты MSC Software смогли максимально упростить рабочий процесс подготовки необходимых исходных данных и проведения анализа долговечности изделий, исключив многократную трансляцию больших объемов информации в графическую среду пользователя.

С выходом Nastran EmbeddedFatigue у инженеров появилась возможность провести одновременно прочностной расчет, расчет долговечности и решить задачу оптимизации за один запуск решателя MSC Nastran. В Nastran EmbeddedFatigue запрос на вывод результатов структурного прочностного расчета перед запуском анализа долговечности необязателен, что существенно экономит время и вычислительные ресурсы. Таким образом, задачи большой и сверхбольшой размерности (до нескольких десятков миллионов степеней свободы) теперь не являются проблемой с точки зрения вычислительных ресурсов и могут быть решены на обычных пользовательских рабочих станциях.

Кроме того, выполнение расчетной оценки долговечности непосредственно в среде MSC Nastran, предназначенного для расчета напряженно-деформированного состояния, обеспечивает возможность параметрической и топологической оптимизации расчетной модели по критериям долговечности. Так, если проводить оптимизацию изделия, руководствуясь лишь прочностными ограничениями, мы несомненно добьемся снижения веса изделия, но, практически всегда, такой результат будет сопровождаться снижением ресурсных показателей. Попытки же повысить ресурс на более поздних этапах отладки либо эксплуатации уже готового изделия без использования NEF практически всегда приведут к росту массы и удорожанию конструкции .

Это происходит потому, что механизм развития усталостных повреждений в материале любого изделия демонстрирует два феномена. Первый феномен заключается в том, что трещины растут практически независимо от амплитуды действующих циклических нагрузок, даже если эти нагрузки вызывают напряжения, которые далеки от предела текучести материала. Второй феномен состоит в том, что разрушения далеко не всегда происходят в зоне максимальных напряжений. Это справедливо для численных инженерных расчетов как в статической, так и в динамической постановках.

Решает все вышеперечисленные проблемы MSC Nastran EmbeddedFatigue, который обеспечивает внедрение критериев долговечности в оптимизационный цикл на ранних этапах проектирования изделия, что позволяет избежать неоправданных финансовых затрат и рисков в будущем.

Материалы