[winLIFE] [피로수명해석] 군사용 차량의 서스펜션 피로수명 분석

기타예제
작성자
ablemax
작성일
2009-03-16 15:03
조회
877

W0.jpg



독일의 군사용 차량 FENNEK 의 주행도로의 상태 및 조건에 따라 차량에 미치는 하중을 측정하여 서스펜션과 차축 , 스프링 등에 발생하는 피로에 대해 분석.



▶ 해석 조건 및 테스트 상태

주행 형태
도로 종류
운전 조건
화물탑재
거리
곡면 상태의 장애물

R =0.3 m
R =0.5 m

v=70 km/h
v=35 km/h

가득
속도계 1000
일반 도로 ( 시멘트 ) 에서의 커브 주행
시멘트도로 , 평지 , 건조 (FBK2)
가득
500 km
직진 주행
벨기에 블록 (FBK4)
v=v max
가득
3000 km
직진 주행
Sine way 4m
v m =20
가득
2000 km
점프
30% 경사
v=30 km/h
가득
100 번
FBK 5
v=v max
가득
5000 km
정지 ( 직진 주행 중 )
시멘트도로 , 건조 (FBK2)
가득
500 번
곡선 주행의 최대 주행 속도
FBK 3 to 5
v=70 km/h
가득
50,000 km


W1.jpg


W2.jpg


Fourier-Analysis 에 의한 수학적 표현

Measuring the load/ Measuring techniques
• 자동차 휠에서 힘과 모멘트 측정
• Strain gages 를 이용하여 critical areas 에서 측정

• 위의 두 가지 방법을 혼용

Measuring the load/ Recording driving cycles and road categories


W3.jpg


W4.jpg


Measuring the load/ forces and moments on a wheel


W5.jpg


Data Transforming to FE/ fixed axle and fixed wheel coordinate system


W6.jpg


실제 시스템 : 회전하는 바퀴와 고정된 coordinate system


W7.jpg


교체된 시스템 : 회전하는 coordinate system 와 고정된 바퀴

Data Transforming to FE/ Transforming wheel load to single loadings to consider the unit load dire



W8.jpg




Data Transforming to FE/ Summary of the loading conditions

 

Load
Magnitude
Angle difference
Channel number
Fx
12
30
1~12
Fy
1
360
13
Fz
12
30
14~25
Mx
12
30
26~37
My
1
360
38
Mz
12
30
39~50
sum
50
   

 

Fatigue Caculation/ short schematic view



W9.jpg




Fatigue Calculation / How to get an S-N curve
Estimation: stress based concept (SK)
•  Estimation according to Hück, Thrainer,Schütz

•  Estimation according to FKM

•  Estimation: Local strain concept (DK)

•  Generation according to UML

(Comparison) Data from material data bank

•  Measuring the „real“ S-N curve

•  Measuring the strain S-N curve and cyclic data
Fatigue Calculation / Benefits
•  Area of failure and insufficient fatigue life already predicted during construction !
•  Changes in the geometry (notch) were done and new design succeded

•  Influence of different surfaces on the fatigue life was estimated (shot blasting, rolling) to show how the existing parts with „bad design“ can be improved

•  Influence of driving cycles to fatigue life was quantified, different use-scenarios can be estimated

•  In combination with experimental results (sufficient statistic basis) the real fatigue life can be estimated.
Fatigue Calculation / Estimation according to Hück, Thrainer, Schütz (SK)


W10.jpg


The generator according to Hück, Thrainer and Schütz enables S-N curves to be created for 50% failure rate.


The static material characteristics are needed.

Fatigue Calculation / Changing to a different failure probability

W11.jpg


The 50% S-N curve can be transferred to a different failure probability based on a logarithmic standard distribution and taking into account the


- Scatter in the time and endurance ranges,


- the number of tests done to get the S-N curve

Fatigue Calculation / Changing to a different failure probability



W12.jpg




Fatigue Calculation / Estimation according to the FKM guidelines


W13.jpg




- S-N curves can be usefully estimated for stress based concepts (e.g. FKM)


-Manufacturing influences can be recorded as influence factors


- Limit values for influences on production can be estimated quickly.

Fatigue Calculation / Taking data from the winLIFE Database


W14.jpg




- The winLIFE database contains extensive material data of various manufacturing processes.


- SQL-instructionsenable the user to search for required characteristics

Fatigue Calculation / Measuring the ,,real“ S-N Curve

• The material characteristics can be very different, depending on how the component was manufactured.

• E.g. Pores in cast iron


- Eigen-stresses, hardening, caused by manufacturing procedures, etc.


- The results of test S-N curves depend greatly on the manufacture and the exact bit of the component and do not necessarily apply to the whole component.



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