خستگی – زمانی که استرس چرخه ای باعث شکستگی می شود
بسیاری از محصولاتی که مهندسان طراحی میکنند، در طول استفاده، تنشهای چرخهای را تجربه میکنند که کمتر از تنش تسلیم مواد است. متأسفانه، این استرس ها هنوز هم می توانند دلیل اصلی شکست باشند. بنابراین، مهندسان و طراحان باید در هنگام طراحی محصولات برای استفاده طولانیمدت، راههایی برای گنجاندن اثرات تنشهای چرخهای بیابند.
مهندسان معمولاً محصولات را بر اساس تنش های اعمال شده شناخته شده و قدرت تسلیم مصالح ساختمانی طراحی می کنند. محاسبات طراحی سنتی همراه با عوامل محافظه کارانه ایمنی محصول، طرح هایی با احتمال کم شکستگی ارائه می دهد. در نتیجه محصولات مهندسی شده معمولاً به دلیل اضافه بار یک چرخه شکست نمیخورند تا زمانی که بارهای تجربه شده در طول استفاده در مشخصات طراحی حفظ شوند. با این حال، مهندسان ممکن است اثرات مخرب تنشهایی را که بسیار کمتر از مقاومت تسلیم مواد هستند، نادیده بگیرند. اگر این تنش ها به صورت چرخه ای اعمال شوند، می توانند آسیب میکروسکوپی به مواد وارد کنند. این آسیب در هزاران یا حتی میلیون ها چرخه قبل از ایجاد یک شکستگی فاجعه بار جمع می شود.
اثرات خستگی
مهندسانی که محصولاتی را طراحی می کنند که دچار شکست خستگی می شوند، ممکن است تنش اعمالی صحیح را محاسبه کرده باشند اما اثرات بارگذاری چرخه ای را در نظر نگرفته باشند. در موارد دیگر، عملیات ممکن است یک بار چرخه ای ایجاد کند که در طراحی اولیه در نظر گرفته نشده است. محصولات زیست پزشکی منطقه ای را نشان می دهند که در آن بارهای غیرمنتظره ممکن است به دلیل ماهیت پیچیده بارهایی که در بدن انسان ایجاد می شود، رخ دهد. دریچه قلب محدب مقعر Bjork-Shiley (تصویر زیر) نمونهای از یک محصول پزشکی را ارائه میدهد که بارهای غیرمنتظرهای را بر روی پایه خروجی ایجاد میکند. از آنجایی که دریچههای قلب میلیونها چرخه را تجربه میکنند، بارهای کوچک میتواند باعث شکستگیهای خستگی شود که منجر به پیامدهای منفی برای بیمار میشود.
دریچه قلب محدب مقعر Bjork-Shiley
تجزیه و تحلیل محاسباتی به درک استرس چرخه ای کمک می کند
هنگام طراحی محصولاتی که میلیون ها چرخه بارگذاری را تجربه می کنند، مهندسان باید درک کاملی از تأثیر این بارهای پیچیده بر عملکرد محصولات خود داشته باشند. تجزیه و تحلیل محاسباتی (به عنوان مثال، اجزای محدود ساختاری و دینامیک سیالات محاسباتی) می تواند ابزارهای لازم را برای درک بهتر ماهیت تنش ها در محصولات خود در اختیار مهندسان قرار دهد. برای طرحهایی که سیال و ساختار با هم تعامل دارند، ابزارهای محاسباتی چندفیزیکی میتوانند تحلیل دقیقتری از تنشهای ایجاد شده و بنابراین وفاداری بیشتر در ارزیابی تأثیر بارگذاری ارائه دهند. مهندسان با استفاده از این ابزارها می توانند تاثیر بارگذاری محصول را بهتر ارزیابی کنند و در نتیجه محصولات بهتر و ایمن تری تولید کنند.
درباره نویسنده مهمان
کایل سی کوپنهوفر، دکترا، بیش از بیست سال تجربه کار با طراحی خستگی دارد. او و جفری کرامپتون ده سال پیش AltaSim Technologies ، LLC را برای کمک به طراحی محصولات جدید از طریق استفاده از ابزارهای محاسباتی پیشرفته راه اندازی کردند. برای تسهیل این هدف، AltaSim Technologies یکی از اعضای موسس برنامه مشاوره COMSOL Certified شد.
- لینک دانلود به صورت پارت های 1 گیگابایتی در فایل های ZIP ارائه شده است.
- در صورتی که به هر دلیل موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید به ما اطلاع دهید.
برای مشاهده لینک دانلود لطفا وارد حساب کاربری خود شوید!
وارد شویدپسورد فایل : پسورد ندارد گزارش خرابی لینک
دیدگاهتان را بنویسید