Analýza kritické roviny - Critical plane analysis

Analýza kritické roviny se týká analýzy napětí nebo přetvoření, jak jsou prožívány konkrétní rovinou v materiálu, a také identifikace, u které roviny pravděpodobně dojde k nejextrémnějšímu poškození . Analýza kritické roviny je ve strojírenství široce používána k zohlednění účinků cyklické historie víceosého zatížení na únavovou životnost materiálů a konstrukcí. Když je konstrukce vystavena cyklickému víceosému zatížení, je nutné použít kritéria víceosé únavy, která zohledňují víceosé zatížení. Pokud je cyklické víceosé zatížení neproporcionální, je nutné použít správná kritéria pro víceosou únavu. Kritéria založená na metodě kritické roviny jsou nejúčinnějšími kritérii.

V případě rovinného napětí může být orientace roviny určena úhlem v rovině a napětí a přetvoření působící na tuto rovinu lze vypočítat pomocí Mohrovy kružnice . U obecného případu 3D lze orientaci zadat pomocí jednotkového normálního vektoru roviny a související napětí lze vypočítat pomocí zákona transformace souřadnic tenzoru .

Hlavní výhodou analýzy kritické roviny oproti dřívějším přístupům, jako je Sinesovo pravidlo , nebo jako korelace proti maximálnímu hlavnímu napětí nebo hustotě deformační energie , je schopnost zohlednit poškození na konkrétních rovinách materiálu. To znamená, že případy zahrnující více vstupů zátěže mimo fázi nebo uzavření trhlin lze řešit s vysokou přesností. Analýza kritické roviny navíc nabízí flexibilitu pro přizpůsobení široké škále materiálů. Kritické rovinné modely pro kovy i polymery jsou široce používány.

Image
animace zobrazující řadu orientací trhlin, z nichž každá je vyhodnocena z hlediska únavové životnosti během analýzy kritické roviny

Dějiny

Moderní postupy pro analýzu kritické roviny sahají zpět k výzkumu publikovanému v roce 1973, ve kterém MW Brown a KJ Miller zjistili, že únavový život v multiaxiálních podmínkách se řídí zkušenostmi letadla, které je nejvíce poškozeno, a že jak tahové, tak smykové zatížení na kritické letadlo musí být vzato v úvahu.

Reference

externí odkazy