Fatigue Module

Software for Stress- and Strain-Based, High- and Low-Cycle Fatigue Analysis



응력-변형률 곡선을 이용하여 주기수명과 함께 홀 주위의 소성변형 결과를 나타내는 Low-cycle fatigue

응력, 변형율을 토대로 한 고주기 / 저주기 피로해석 

Fatigue Analysis for Many Different Structures and Applications

구조체가 피로에 기인하여 하중이 반복적으로 작용할 때, 정적 한계보다 크기가 작은 임의 하중에 의해 파손이 발생 할 수 있습니다. Fatigue Module을 사용하여 COMSOL Multiphysics 환경 하에서 피로해석을 수행할 수 있는데 Structural Mechanics Module에 추가하여 사용할 수 있습니다. 사용자는 Stress-based, strain-based 임계 평면 방법(strain-based critical plane method)을 이용하여, high-cycle, low-cycle 피로 수명 평가를 할 수 있습니다. 비선형 재질에 적용 시, 열적피로(thermal fatigue) 현상을 해석하기 위한 Coffin-Mason 모델이나 energy-based법을 이용할 수 있습니다.

변동하중을 고려 시, 누적 손상(accumulated damage)은 하중이력과 피로한계를 이용하여 계산할 수 있습니다. 피로하중 사이클은 솔리드(solid), 평판(plane), 쉘(shell), 및 다물체 구조물에 열응력과 변형, 심지어 압전체 효과를 함께 고려하여 적용함으로써 해석할 수 있습니다. 표면 아래나 표면의 피로 개시에 대한 피로를 다룰 경우에는, 연산의 효율성을 위해 도메인(domain), 경계(boundaries), 선(lines), 그리고 점(points)에서 피로평가를 할 수 있습니다.

Stress- and Strain-Based Critical Plane Models

임계평면 모델(Critical plane model)은 균열의 시작 및 전파 발생지점을 찾아내는 가장 바람직한 방법입니다. 이들은 Fatigue Module에서 응력 혹은 변형률 모델에 사용 가능합니다. High-cycle 피로 도메인에서, 소성(plasticity)은 매우 제한적으로 발생하므로, 전통적으로stress-based 모델을 주로 사용합니다. 이는 Fatigue Module에서 Findley, Normal stress 그리고 Matake criteria 이론을 통해 계산되며, 피로한계와 달리 fatigue usage factor가 계산됩니다.
Strain-based모델은 변형률 혹은 임계면에서 정의된 응력과 변형률이 조합된 형태에 대한 평가에 사용됩니다. 임계면이 확인되면, 피로발생 예상 사이클을 예측할 수 있습니다. Fatigue Module에는 Smith-Watson-Topper(SWT), Fatemi-Socie, Wang-Brown 모델이 있습니다. 이러한 모델들은 주로 변형률이 큰 low-cycle 피로 해석에서 사용됩니다. Neuber’s법칙과 Hoffmann-Seeger 방법은 빠른 선형탄성 해석에서 소성의 효과를 근사화할 때 사용됩니다. 이는 또한 Nonlinear Structural Materials Module을 사용하여 탄소성 피로사이클로 간주할 수 있습니다.

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