utmattingsberegninger

Utmattingsberegninger er beregninger som brukes for å vurdere levetiden til materialer og komponenter som utsettes for gjentatt eller cyklisk last. Målet er å estimere hvor mange sykluser et element tåler før utmattelsesfeil oppstår, eller å fastsette en sikker brukslengde og nødvendige sikkerhetsmarginer.

Nøkkeldata i utmattingsberegninger inkluderer materialets fatigue-egenskaper (S-N- eller ε-N-kurver), eventuell fatigue-grense, belastningens amplitude og middelverdi, lastspektrum eller belastningshistorie, geometri og stresskonsentrasjon, overflatefinish, størrelse og miljøforhold som temperatur og korrosjon. For fine beregninger tas ofte faktorene for overflate, størrelse og residuelle spenninger med i beregningen.

Mest brukte metoder er stress-liv (S-N) tilnæringen for høy syklus, og ε-N tilnæringer ved store deformations. Middelstressovergang korrigeres ofte med Goodmans, Gerbers eller Soderbergs kriterier. Skadeakkumulering gjøres vanligvis med Miners regel (D = sum(n_i/N_i) ≤ 1). For irregulart lasthistorier brukes rainflow-telling til å konvertere historien til sykluser og amplituder. I multiaxial fatigeberegning benyttes kriterier for kritisk plan eller andre kriterier, og notchness og lokal plastisering tas i betraktning. Bedre modeller for spesifikke situasjoner inkluderer energibasert tilnærming eller frakturmekanikk.

En typisk arbeidsflyt innebærer å definere materiale og last, velge en fatigue-modell, bruke rainflow for å hente sykluser, beregne skade og sammenligne med grenseverdier. Resultatene brukes i design og vedlikeholdsplanlegging, ofte i samsvar med relevante standarder og retningslinjer.

Begrensninger inkluderer usikkerhet i materialdata, miljøeffekter og konservatisme i modellene. Utmattingsberegninger krever ofte tester for validering og kalibrering.