Fatigue and Durability

Validate your designs for durability to decrease warranty claims, increase safety and reduce cost

Resistenza a fatica e durevolezza

Garantire ai prodotti la durevolezza necessaria per diminuire le richieste di sostituzione, aumentare la sicurezza e ridurre i costi.

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Uno dei compiti più impegnativi nel processo di progettazione è la predizione della rottura nel tempo. Se non si conoscono i modi in cui la struttura del prodotto potrebbe rompersi, è più difficile migliorare la sua sicurezza. Non sempre è possibile condurre test fisici per tutti gli scenari possibili. Per questo l’analisi di durevolezza per modelli a elementi finiti sta diventando sempre più utilizzata nel processo di progettazione. L’analisi non è più limitata al calcolo della vita a fatica: i risultati oggi possono includere gli effetti delle alte temperature, dei processi produttivi e dell'assemblaggio. MSC Software offre una serie di soluzioni per i problemi di durevolezza e vita a fatica che consentono di prevedere in modo accurato il comportamento di un prodotto in tutte le possibili condizioni di carico dipendenti dal tempo o dalla frequenza.



MSC Software consente di effettuare molteplici analisi di durevolezza:
  • High-cycle (S-N) Stress-Life fatigue
  • Low-cycle (E-N) Strain-Life fatigue
  • Neuber e altri metodi di correzione della plasticità
  • Simulazione dell’innesco e crescita di una frattura utilizzando la legge di Paris
  • Identificazione degli “hot-spot”
  • Analisi di deformazione e danneggiamento
  • Estensimetro virtuale per correlazioni test-analisi
  • Studio dell’accumulo dei danneggiamenti con il metodo Palmgren-Miner
 
  • Usura dei sistemi rotanti
  • Fatica vibrazionale con carico random
  • Analisi di punti critici di una struttura e cordoni di saldatura
  • Studio della fatica per giunzioni saldate
  • Predizione della rottura del materiale
  • Sollecitazioni non-proporzionali, multiassiali
  • Eventi e carichi multipli e simultanei
  • Analisi dei fattori di sicurezza
MSC Software è in grado di analizzare la vita a fatica, la fattibilità, la resistenza di molteplici componenti:

Aerospace: ali, pannelli, pale motore, ruote, rivetti, incollaggi, attuatori, componenti di trasmissione, valvole, carrello di atterraggio, gondole, sistemi di trasmissione dei fluidi.
Automotive: ingranaggi, saldature, telaio, sospensioni, rivetti, bulloni, ruote, albero motore, bielle, pistoni, cerchi, sistemi completi (sistema veicolo completo).
Biomedicalstent, protesi, impianti dentali, protesi d'anca, protesi di ginocchio.
Energy: Tubi, valvole di pressione, serbatoio, attrezzature di perforazione, di controllo e di sicurezza, saldature, ventilatori, turbine, turbine eoliche, piattaforme offshore, ingranaggi.
ElectronicsSaldatura, fili di piombo, PCB, attuatori, rack elettronici e assemblaggi.
Consumer Products: Sigilli, ventilatori, connettori, cavi, valvole, pedali per biciclette, attrezzi ginnici.
Machinery: Ingranaggi, cinghie, valvole, guarnizioni e tubi.

 

Un concetto innovativo per i calcoli della fatica basati su CAE.

NEF consente di eseguire l’analisi a fatica come parte integrante dell’analisi delle sollecitazioni, anziché come un’operazione di post-elaborazione. Ciò migliora le attuali prassi che possono talvolta risultare complesse e dispendiose in termini di tempo. NEF rivoluziona il modo in cui vengono ora effettuati i calcoli: si ha infatti una netta riduzione del numero di file vari che occorre gestire (migliore gestione della durata) e una conseguente riduzione del tempo complessivo che può essere richiesto da un progetto di ampio respiro.

Con Nastran Embedded Fatigue (NEF), è ottimizzata la gestione di grossi file di stress nella esecuzione ed in output alle analisi In questo modo si ha una gestione ottimizzata delle risorse di calcolo a disposizione, memoria e spazio disco per le operazioni di input/output.. Ciò rende in definitiva possibile l’esecuzione di calcoli di vita a fatica di sistemi complessi per modelli di larga scala.

 

NEVF consente di eseguire l’analisi a fatica nel dominio della frequenza con tecniche che vengono spesso utilizzate per le analisi dinamiche strutturali. Questa procedura efficiente permette di ottenere stime della vita a fatica in modo nettamente più veloce con una perdita minima di accuratezza e utilizzando solamente una piccola parte delle risorse di sistema rispetto ai metodi tradizionali. I metodi nel dominio della frequenza offrono inoltre risultati di qualità in presenza di complesse storie di carico, che in natura potrebbero persino essere casuali.

Gli ingegneri possono condurre studi sulla fatica vibrazionale con le condizioni di carico più frequentemente utilizzate:

  • Singolo carico random con o senza offset rispetto alla sollecitazione statica di riferimento
  • Combinazione di carichi che includono una correlazione con o senza offset rispetto alla sollecitazione statica
  • Carico deterministico (singole onde sinusoidali e bande strette)
  • Carico armonico (onde sinusoidali multiple applicate simultaneamente)
  • Sweep di onde sinusoidali e bande strette
  • Duty cycle: tutti i precedenti tipi di carico possono essere assemblati in eventi e sequenze di carico per comporre duty cycle realistici.
 

MSC Fatigue è nel suo genere il prodotto più evoluto e ricco di funzionalità disponibile sul mercato.

Il suo avanzato programma di calcolo della vita a fatica consente agli utenti di svolgere complete analisi di fatica con gli stessi risultati a elementi finiti usati per l’analisi delle sollecitazioni. In questo ambiente CAE, analisi dinamiche e di vita a fatica vengono gestite con un’unica interfaccia. Fatigue include moduli avanzati sviluppati da MSC Software nel corso di 20 anni, così come i più recenti moduli sviluppati come parte della suite nCodeDesignLife. MSC Fatigue è inserito all’interno della suite Patran, consentendo quindi l’accesso alle funzionalità di pre e post processazione di questo avanzato ambiente di modellazione.

 

Il solutore Marc comprende un’ampia gamma di modelli di rottura studiati per diversi tipi di materiali, tra cui: duttili, friabili, compositi, elastomeri e calcestruzzi. Una solida funzione di propagazione della frattura consente agli ingegneri di comprendere meglio il meccanismo di rottura e definire soluzioni adeguate per evitare rotture catastrofiche. Queste funzionalità di Marc, così come altre funzionalità meno sofisticate di Nastran, sono anche adatte per generare le funzioni di conformità necessarie al tool di propagazione della cricca integrato in MSC Fatigue.

 

Con Adams/Durability, parte della suite Adams, il tradizionale processo di progettazione a fatica basato su test incontra il mondo virtuale. Con Adams/Durability è possibile simulare duty cycle a fatica e ottenere la storia di carico che interessa ciascuno dei componenti, oltre a condurre test di durata utilizzando dati di output in formato RPC III o DAC. È possibile visualizzare sollecitazioni e rilevare punti maggiormente critici in componenti flessibili o rigidi, e migliorarne la progettazione tramite l’interfacciamento con i programmi di stima della vita a fatica.Adams è quindi uno strumento essenziale per creare le time history di carico FE necessari per MSC Fatigue o Nastran Embedded Fatigue; entrambi i prodotti sono già predisposti per l’integrazione con Adams.

 

Dati accurati in merito ai materiali sono essenziali in ogni calcolo di vita a fatica. MSC Software ha di recente creato una partnership con HBM nCode UK Ltd per un servizio di fornitura di dati sui materiali completo, veloce e ad un prezzo competitivo. HBM nCode consente di prevedere la vita a fatica dalle simulazioni, rendendo possibile valutare la durata nel tempo in anticipo per evitare costose modifiche di progettazione.

A volte la modellazione numerica delle proprietà dei materiali per l’analisi di fatica può evitare la necessità di fare numerosi test sperimentali: Digimat fornisce un approccio di modellazione numerica specifico.

 

 

MSC Software fornisce corsi e consulenze sulla fatica avvalendosi dei più importanti esperti mondiali. I training possono essere focalizzati sia sul software che sulla tecnologia. MSC Software offre anche consulenze specifiche agli utenti che utilizzano attualmente processi di analisi di fatica basati su interfaccia grafica e vogliono passare all’approccio con solutore integrato.

 

 

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