Análise de Fadiga (Simulation Professional)

O SolidWorks® Simulation Professional é uma ferramenta de análise de

projetos totalmente integrado ao SolidWorks®. Ele fornece, numa mesma tela,

soluções para análises de tensão,térmica, frequência, flambagem, fadiga, teste de

queda, vaso de pressão e otimização.

Será que nosso produto irá suportar quantidades excessivas de carregamento

impostas repetidas vezes???

Nesta Dica Semanal iremos apresentar mais uma ferramenta do SolidWorks

Simulation Professional, a análise de fadiga.

Ocorre que o repetido carregamento/descarregamento enfraquece os objetos,

mesmo quando as tensões introduzidas são consideravelmente menores do que os

limites de tensão aceitáveis. Este fenômeno é conhecido como fadiga. Cada ciclo de

flutuação da tensão enfraquece um pouco o objeto. Depois de um certo número de

ciclos, o objeto torna-se tão fraco que falha. A fadiga é a causa principal de falha de

vários objetos, especialmente aqueles feitos de metal. Exemplos de objetos que

falham devido à fadiga incluem máquinas rotativas, parafusos, asas de avião,

produtos domésticos, plataformas offshore, navios, eixos de veículos, pontes e

ossos.

Os estudos estruturais lineares e não lineares não prevêem falhas

decorrentes de fadiga. Eles calculam a resposta de um projeto sujeitado a um

ambiente determinado de restrições e cargas. Se as pressuposições de análise

forem observadas e as tensões calculadas estiverem dentro dos limites permitidos, a

segurança do ambiente será confirmada independentemente de quantas vezes a

carga for aplicada.

Os resultados de estudos estáticos, dinâmicos lineares históricos de tempo ou

não lineares podem ser usados como base para a definição de um estudo de fadiga.

O número de ciclos exigidos para ocorrência das falhas de fadiga em um local

dependem do material e das flutuações das tensões. Essas informações referentes a

um material específico são fornecidas por uma curva chamada de Curva S-N.

Etapas das falhas devido à fadiga

A falha devido à fadiga ocorre em três etapas:

Etapa 1: Uma ou mais rachaduras se desenvolvem no material. Rachaduras

podem se desenvolver em qualquer lugar no material, mas geralmente

ocorrem nas faces de limite devido às maiores flutuações de tensão. As

rachaduras podem ocorrer por muitos motivos. Imperfeições na estrutura

microscópica dos materiais e riscos na superfície causados por ferramentas

ou manuseio são algumas delas;

Etapa 2: Algumas ou todas as rachaduras crescem devido ao carregamento

continuado;

Etapa 3: A habilidade do projeto de suportar as cargas aplicadas continua a

deteriorar até que ocorra a falha.

As rachaduras de fadiga começam na superfície do material. O fortalecimento

das superfícies do modelo aumenta a vida do modelo sob eventos de fadiga.

Segue abaixo um passo-a-passo de como podemos proceder para a

realização da Análise de Fadiga:

Em um primeiro momento iremos realizar um estudo estático para posterior

comparação:

Aplicaremos uma Força de 1000N na região demonstrada;

E adicionamos uma Geometria Fixa removendo todos os graus de liberdade

na face posterior da peça como mostrado abaixo:

Criamos a malha com uma qualidade alta e executamos o estudo;

Podemos verificar através de sondas os locais onde ocorrerão as maiores

tensões;

Criaremos agora o Estudo de Fadiga;

Adicionamos um novo evento com 10000 ciclos e baseado em zero (O evento

de fadiga é baseado em um estudo de referência. No estudo de referência

todas as cargas e, portanto, todos os componentes de tensão, mudam de

magnitude, proporcionalmente, dos valores máximos, como especificado pelo

estudo de referência, para zero).

Em “Aplicar/Editar dados de fadiga”, inserimos a interpolação “Log-log”, ou

seja, uma interpolação logarítmica (de base 10) para o número de ciclos e a

tensão alternante. Essa opção é recomendada para curvas SN com menos

pontos de dados que são largamente disseminados em ambos os eixos, a

menos que a curva seja melhor ajustada por outro esquema de interpolação.

Nas Propriedades do Estudo, podemos definir Interação aleatória (O software

considera a possibilidade de misturar tensões de pico de eventos diferentes

para a avaliação de tensões alternadas. Esta opção só fará sentido se você

definir mais de um evento de fadiga). Calculamos a tensão alternada usando

a Tensão equivalente (von Mises) e como Correção da tensão média o

Método de Gerber (geralmente adequado para materiais moldáveis).

Agora podemos realizar o estudo. A plotagem de fadiga (Danos) mostra a

porcentagem de vida da estrutura consumida pelos eventos de fadiga

definidos.

A plotagem de fadiga (Vida) mostra o número de ciclos (para estudos de

eventos de amplitude constante) ou o número de blocos (para estudos de

amplitude variável) que causam falha de fadiga em cada local. A plotagem

baseia-se nas curvas SN e na tensão alternante de cada local. Um bloco é o

histórico de carga total de um evento de amplitude variável (incluindo o

número de repetições).

Valor Mínimo

Comparando com o estudo estático, podemos verificar que o local em que

haverá a maior tensão é também o local que suportará a menor quantidade de

ciclos.

Qualquer dúvida entre em contato com a CADWorks!!!