Analýza únavy komponentov je tiež rozdelená do dvoch krokov: štrukturálna analýza a analýza únavy.
Najprv sa vykoná štrukturálna analýza puzdier zavesenia automobilov pomocou Abaqus/Explicit. Na základe numerického modelu puzdra sa priradia vlastnosti materiálu, vykoná sa sieťovanie a aplikujú sa zaťaženia na výpočet a analýzu striedavej deformácie pozdĺž vertikálnej osi v rámci jedného cyklu sínusovej vlny.
Ako aplikovať zaťaženie na gumené puzdrá? Nastavte podľa vzoru pohybu gumového puzdra.
Aké sú vzory pohybu závesných puzdier?
Nasledujúci obrázok ukazuje model konečných prvkov konkrétneho závesného puzdra pri radiálnom zaťažení a obrysový graf výsledkov výpočtu.
Krivka tuhosti puzdra (krivka sila-posunutie) je porovnaná s experimentálnymi výsledkami, čo ďalej dokazuje platnosť zavedeného MKP modelu. Ako je možné vidieť z obrázku: analýza s použitím hyperelastických parametrov identifikovaných z materiálových skúšobných vzoriek demonštruje dobrú konzistenciu medzi experimentálnymi a analytickými výsledkami na diagrame zaťaženia a posunu.
Ďalej sa výsledky vyššie uvedenej štrukturálnej analýzy prenesú do modulu analýzy únavy softvéru (v tomto prípade s použitím softvéru FEMFAT od Magna ECS) a porovnajú sa s výsledkami testov odolnosti. Skúška a analýza preukázali vynikajúcu konzistenciu v únavovej životnosti a umiestnení trhlín.
Vo výsledkoch skúšok sa trhliny šírili v obvodovom smere a iniciovali z materiálovej zóny súčasne vystavenej axiálnemu zaťaženiu v ťahu a tlaku.
Haighov diagram výsledkov simulácie únavy pre závesné puzdro odhaľuje zlom pri pomeroch tlakového napätia. Hoci ťahové a tlakové zaťaženie pôsobí na gumový materiál rovnako, analýza ukazuje, že zlyhanie nakoniec začína pri stlačení.
Overením a ďalším potvrdením bola zavedená metodika analýzy únavy gumových komponentov založená na S-N krivkách a Haighových diagramoch.
[Zavedenie efektívneho procesu navrhovania produktu vozidla pomocou technológie analýzy únavy] Aplikovaním navrhovanej techniky analýzy únavy pre gumené komponenty izolujúce vibrácie bola vykonaná parametrická štúdia na komponentoch vyrobených z rovnakého materiálu, aby sa preskúmal vzťah medzi geometrickými variáciami (objem gumy) a životnosťou. Geometria komponentov bola odvodená z pôvodného návrhu dielu s modelovanými variáciami vrátane:
● 15% a 30% nárast vonkajšieho priemeru;
● 15% a 30% nárast vnútorného aj vonkajšieho priemeru;
● 15% a 30% axiálne predĺženie komponentu.
Spôsoby zaťaženia: radiálne a torzné zaťaženie
Bolo skonštruovaných šesť rôznych geometrických konfigurácií a dva rôzne režimy zaťaženia. Výsledky simulácie sú zhrnuté takto:
(1) Radiálne silové zaťaženie: šesť upravených tvarov plus pôvodný tvar.
(2) Zaťaženie torzným posunom: šesť upravených tvarov plus pôvodný tvar.
Trendové odchýlky od dvoch vyššie uvedených obrázkov sú zhrnuté v tabuľke 1: „Tabuľka korelácie výkonu a geometrie“.
Závery výskumu: Keď sa zväčší iba vonkajší priemer, odolnosť voči radiálnemu zaťaženiu sa zníži, torzná odolnosť sa zlepší a výkon pružiny sa zmierni. Keď sa zväčší vnútorný aj vonkajší priemer, zlepší sa trvanlivosť pri radiálnom aj torznom zaťažení, zatiaľ čo výkon pružín sa zmierni. Keď sa zväčší axiálna dĺžka, zlepší sa trvanlivosť pri radiálnom zaťažení aj pri torznom zaťažení a výkon pružiny stuhne.
Tieto zistenia sú zhrnuté v nasledujúcej „matici výkonnosti“:
Predbežným výpočtom odolnosti a pružiacich charakteristík rôznych konštrukčných variácií prostredníctvom automatizovaných programov možno ďalej zlepšiť presnosť výkonnostného katalógu prostredníctvom priebežných aktualizácií údajov.
V prípade gumových izolátorov vibrácií môžu byť výkonnostné požiadavky zamerané na dosiahnutie optimálnej rovnováhy medzi trvanlivosťou radiálneho zaťaženia a torznou trvanlivosťou, alebo torzná trvanlivosť môže byť obzvlášť dôležitá. Pokiaľ ide o charakteristiky pruženia, zatiaľ čo mäkšia tuhosť pruženia je často žiaduca pre hluk, vibrácie a jazdný komfort, na zabezpečenie presnosti ovládania a stability vozidla sú niekedy potrebné relatívne tuhšie pružiny. Keďže údaje o dizajne komponentov s definovanými výkonnostnými atribútmi sa vyberajú podľa cieľov výkonu celého vozidla – a tieto atribúty sú vnútorne prepojené s rozmerovými parametrami – rozmery komponentov je možné spätne analyzovať počnúc požadovanými výkonnostnými metrikami. Tento prístup umožňuje stanoviť výkonnostné ciele počas počiatočnej koncepčnej fázy vývoja vozidla, dokonca aj bez podrobných výkresov, a umožňuje odvodiť približné rozloženie gumových komponentov na základe očakávaného výkonu. Využitím tohto výkonnostného katalógu možno rozmery komponentov určovať od začiatku podľa výkonnostných špecifikácií – eliminujúc potrebu opakovaných FEM analýz, vyhýbanie sa opakovaniu návrhu a prepracovaniu počas podrobných vývojových fáz a uľahčuje rýchlu implementáciu vysoko presného plánovania.
VDI ponúka vysokokvalitné a spoľahlivé produkty. Srdečne vítame váš nákup VDI odpruženého puzdra 7L0499035A.
