Tudi analiza utrujenosti komponent je razdeljena na dva koraka: strukturna analiza in analiza utrujenosti.
Najprej je izvedena strukturna analiza puš avtomobilskega vzmetenja z Abaqus/Explicit. Na podlagi numeričnega modela puše so dodeljene lastnosti materiala, izvedeno je mreženje in uporabljene obremenitve za izračun in analizo izmenične deformacije vzdolž navpične osi znotraj enega sinusnega cikla.
Kako obremeniti gumijaste puše? Nastavite glede na vzorec gibanja gumijaste puše.
Kakšni so vzorci gibanja puš vzmetenja?
Naslednja slika prikazuje model končnih elementov določene vzmetne puše pod radialno obremenitvijo in konturo rezultatov izračuna.
Krivulja togosti puše (krivulja sila-pomik) je primerjana z eksperimentalnimi rezultati, kar dodatno dokazuje veljavnost vzpostavljenega modela FEM. Kot je razvidno iz slike: analiza z uporabo hiperelastičnih parametrov, identificiranih iz preskusnih vzorcev materiala, kaže dobro skladnost med eksperimentalnimi in analitičnimi rezultati na diagramu obremenitev-premik.
Nato se rezultati zgornje strukturne analize prenesejo v programski modul za analizo utrujenosti (v tem primeru z uporabo programske opreme FEMFAT podjetja Magna ECS) in primerjajo z rezultati preskusa vzdržljivosti. Preizkus in analiza dokazujeta odlično doslednost tako glede življenjske dobe zaradi utrujenosti kot lokacije razpok.
V rezultatih preskusa so razpoke, ki se širijo v obodni smeri in izvirajo iz območja materiala, ki je istočasno izpostavljeno aksialnim nateznim in tlačnim obremenitvam.
Haighov diagram rezultatov simulacije utrujenosti za pušo vzmetenja razkriva lom pod razmerji tlačne napetosti. Čeprav so natezne in tlačne obremenitve enakomerno uporabljene za gumijasti material, analiza kaže, da se okvara končno začne pri stiskanju.
Preverjanje in nadaljnja potrditev sta vzpostavili metodologijo analize utrujenosti gumijastih komponent, ki temelji na S-N krivuljah in Haighovih diagramih.
[Vzpostavitev učinkovitega procesa načrtovanja izdelkov vozil s tehnologijo analize utrujenosti] Z uporabo predlagane tehnike analize utrujenosti za gumijaste komponente, ki izolirajo vibracije, je bila opravljena parametrična študija na komponentah iz istega materiala, da bi raziskali razmerje med geometrijsko variacijo (prostornina gume) in zmogljivostjo vzdržljivosti. Geometrija komponent je bila izpeljana iz prvotne zasnove dela z modeliranimi različicami, vključno z:
● 15% in 30% povečanje zunanjega premera;
● 15 % in 30 % povečanje notranjega in zunanjega premera;
● 15% in 30% aksialni raztezek komponente.
Metode obremenjevanja: radialne in torzijske obremenitve
Konstruiranih je bilo šest različnih geometrijskih konfiguracij in dva različna načina obremenitve. Rezultati simulacije so povzeti, kot sledi:
(1) Obremenitev z radialno silo: šest spremenjenih oblik in izvirna oblika.
(2) Obremenitev torzijskega premika: šest spremenjenih oblik in prvotna oblika.
Spremembe trendov glede na zgornji dve sliki so povzete v tabeli 1: "Korelacijska tabela zmogljivosti in geometrije".
Ugotovitve raziskave: Ko se poveča samo zunanji premer, se vzdržljivost proti radialnim obremenitvam zmanjša, torzijska vzdržljivost se izboljša, zmogljivost vzmeti pa se zmanjša. Ko se povečata notranji in zunanji premer, se vzdržljivost pri radialnih obremenitvah in torzijskih obremenitvah izboljša, medtem ko se zmogljivost vzmeti zmanjša. Ko se osna dolžina poveča, se vzdržljivost pri radialnih obremenitvah in torzijskih obremenitvah izboljša, zmogljivost vzmeti pa se okrepi.
Te ugotovitve so zbrane v naslednji "Matriki uspešnosti":
S predhodnim izračunom vzdržljivosti in vzmetnih karakteristik različnih različic zasnove prek avtomatiziranih programov je mogoče natančnost kataloga zmogljivosti še izboljšati z nenehnim posodabljanjem podatkov.
Za gumijaste izolatorje vibracij so lahko zahteve glede zmogljivosti usmerjene v doseganje optimalnega ravnovesja med vzdržljivostjo radialne obremenitve in vzvojno vzdržljivostjo ali pa je lahko vzvojna vzdržljivost še posebej pomembna. Kar zadeva značilnosti vzmeti, čeprav je mehkejša stopnja vzmeti pogosto zaželena za hrup, vibracije in udobje med vožnjo, so razmeroma toge vzmeti včasih potrebne za zagotovitev natančnosti upravljanja in stabilnosti vozila. Ker so podatki o zasnovi komponente z definiranimi atributi zmogljivosti izbrani glede na cilje zmogljivosti celotnega vozila – in so ti atributi neločljivo povezani z dimenzijskimi parametri – je mogoče dimenzije komponent z obratnim inženiringom oblikovati, začenši z želenimi metrikami zmogljivosti. Ta pristop omogoča določitev ciljev zmogljivosti med začetno konceptualno fazo razvoja vozila, tudi če ni podrobnih risb, in omogoča izpeljavo približne postavitve gumijastih komponent na podlagi pričakovane zmogljivosti. Z izkoriščanjem tega kataloga zmogljivosti je mogoče že od samega začetka določiti dimenzije komponent v skladu s specifikacijami zmogljivosti – s čimer se odpravi potreba po ponavljajočih se analizah FEM, izognejo se ponovitvam načrtovanja in predelavi med podrobnimi razvojnimi stopnjami ter olajšajo hitro izvedbo načrtovanja z visoko natančnostjo.
VDI ponuja visoko kakovostne in zanesljive izdelke. Toplo pozdravljamo vaš nakup vzmetne puše VDI 7L0499035A.
