1935182139

1.1 Motywacja i cel pracy 6

materiału jest jeszcze niezadowalające.

Synteza stosowanych w praktyce teorii zniszczenia zmęczeniowego i trwałości zmęczeniowej oraz ich implementacja w programie MES są jednymi z celów rozprawy. W wielu przypadkach konstrukcja jest tak słaba jak jej najsłabsze ogniwo i pęknięcie zmęczeniowe w najsłabszym punkcie niszczy całą konstrukcję. Stochastyczny charakter trwałości zmęczeniowej wymaga jednak analizy wszystkich punktów konstrukcji narażonych na zniszczenie zmęczeniowe, również tych mniej wytężonych.

W pracy zaproponowane zostały dwa odmienne podejścia do problemu oceny trwałości zmęczeniowej skomplikowanych konstrukcji przy użyciu aparatu MES.

Pierwsze z nich opiera się na stosowanej szeroko przez inżynierów metodzie prognozowania trwałości zmęczeniowej na podstawie wykresów S-N (naprężenie - ilość cykli) Wohlera. Autor rozprawy zmodyfikował metodę poprzez wykorzystanie analizy MES, co spowodowało wyeliminowanie potrzeby stosowania tzw. współczynnika koncentracji naprężeń. Dostosowanie otrzymanych na drodze analizy MES wartości naprężenia do wykresów S-N realizowane jest poprzez wprowadzenie zastępczej amplitudy naprężenia. Pozwala to w szybki i stosunkowo prosty sposób prognozować trwałość dowolnie skomplikowanych konstrukcji.

Drugim proponowanym, odmiennym, podejściem przewidywania czasu pracy elementów konstrukcji jest metoda mechaniki uszkodzeń, której podwaliny stworzyli m.in. Chaboche i Lemaitre [29,32,33,77,78]. W tej metodzie wprowadzony zostaje izotropowy parametr uszkodzenia materiału. Degradację materiału, a co za tym idzie wartość współczynnika uszkodzenia w odniesieniu do ilości cykli (naprężenie - odprężenie), wyznacza powierzchnia zależna m.in. od wartości rzeczywistego naprężenia, parametrów plastyczności, itp. Prezentowane podejście pozwala nie tylko przewidywać trwałość zmęczeniową konstrukcji (nawet dla losowych, nieregularnych zmian naprężenia), lecz także śledzić miejsce, kierunek oraz prędkość propagacji szczeliny zmęczeniowej.

Obydwie, alternatywne, metody oceny trwałości zmęczeniowej zostały zaimplementowane do programu metody elementów skończonych FEAP. Stworzone zostało efektywne narzędzie dla inżyniera konstruktora pozwalające dokładniej oszacować trwałość zmęczeniową (metoda oparta o wykres S-N) oraz, jeśli to konieczne, śledzić kierunek propagacji pęknięcia zmęczeniowego (metoda mechaniki uszkodzeń) w celu dalszej poprawy (lub optymalizacji) kształtu elementu konstrukcji.

Niniejsza praca dotyczy zagadnień eliminacji niepożądanych drgań i wibracji poprzez optymalizację konstrukcji drgających, bez zastosowania tłumików zewnętrznych. Opracowane algorytmy pozwalają przewidywać trwałość zmęczeniową dowolnych konstrukcji z wykorzystaniem aparatu MES.

Tezę pracy można sformułować następująco:

• Zastosowanie Metody Elementów Skończonych w analizie zmęczenio-