Analiza vibracijskega utrujanja obravnava utrujanje materiala v prožnih strukturah, ki delujejo blizu lastnih frekvenc. Napetostni odziv, izračunan v frekvenčnem prostoru, je analiziran na podlagi velikocikličnega modela utrujanja, ki vključuje uporabo S-N krivulje in Palmgren-Miner hipoteze o akumulaciji poškodb. Enoosni primerjalni napetostni odziv se določi s pomočjo večosnega porušitvenega kriterija, nato se z uporabo spektralne metode ugotovi gostoto porazdelitve amplitud ciklov. Vibracijsko utrujanje povezuje analizo utrujanja v frekvenčnem prostoru z analizo strukturne dinamike. Z izračunom napetostnega odziva za specifično točko na strukturi, se fizikalni model, ki diktira omenjeni odziv, zavrže in se ne prenese v simbolični obliki skozi preostale korake analize utrujanja. Fizikalni model strukture lahko ponudi koristne ugotovitve o vplivu dinamskih lastnosti (dušenje, modalne oblike) na intenziteto poškodb. Predlagan je nov pristop, temelječ na modalni dekompoziciji, ki direktno poveže intenziteto poškodb z dinamskimi lastnostmi obravnavanega sistema. Tako ponuja vpogled v to, kako različne modalne oblike med vibracijskim vzbujanjem doprinesejo k celotni poškodbi v materialu. Izvedena je numerična študija, katere rezultati kažejo dobro ujemanje med klasičnim in novo predlaganim pristopom, še posebej kar zadeva porazdelitev poškodbe po modelu in določanje pričakovanega mesta razpoke. Hitrost preračuna z novim pristopom je velikostne razrede višja v primerjavi z uveljavljenim klasičnim pristopom, poleg tega pa omogoča enostavno analizo rezultatov deformacijske modalne analize, s čimer je moč izkoristiti eksperimentalno ugotovljene deformacije.
COBISS.SI-ID: 15513115
Naključne vibracije privedejo do akumulacije poškodbe v strukturah, še posebno v primeru, ko frekvenčna vsebina vzbujanja močno sovpada z lastnimi frekvencami strukture. V takih primerih se doba trajanja izdelka lahko efektivno izračuna z ustaljenimi frekvenčnimi metodami, ki temeljijo na predpostavki stacionarnosti signala. V realnosti se pogosto pojavijo dinamske obremenitve, ki ne izkazujejo stacionarne narave, vendar pa identifikacija le-teh ni trivialna. V pričujoči raziskavi je za določitev stopnje nestacionarnosti vzbujanja uporabljen test zagona (angl. run-test). V raziskavi je bil obravnavan indeks nestacionarnosti na podlagi analitične in eksperimentalne analize vzbujevalnih signalov z različnimi stopnjami amplitudno-modulirane nestacionarnosti in njegov vpliv na dobo trajanja izdelka. Eksperimentalni del raziskave je bil izveden na prožni strukutri, vzbujani v bližini njene lastne frekvence. Eksperimentalno določena doba trajanja je nato primerjana s teoretično dobo trajanja ob veljavnosti predpostavke o stacionarnosti. Analiza eksperimentalnih rezultatov pokaže tesno ujemanje identificirane stopnje nestacionarnosti vzbujevalnega signala in dobe trajanja izdelka. Ugotovljeno je bilo, da amplitudno moduliran nestacionarni signal privede do bistveno krajše dobe trajanja v primerjavi s stacionarnim signalom enake povprečne moči.
COBISS.SI-ID: 15586587
Nastanek poškodb pri mehanskih komponentah je pogosto posledica vibracijskega utrujanja v visoko-cikličnem področju. V primeru nelinearnosti, ki se pojavljajo pri realnih strukturah ob višjih nivojih utrujanja, le-te bistveno vplivajo na akumulacijo poškodbe. Nelinearnosti je težko vključiti v numerično analizo, saj modalna analiza temelji na predpostavki linearnega sistema. V raziskavi je predstavljena korekcija linearne akumulacije poškodbe, ki se je izvedla na podlagi eksperimentalno identificiranih nelinearnosti strukture. S takšno korekcijo se lahko v model poškodovanosti nelinearne strukture vključi modalna analiza linearnega sistema. Tak pristop je v tej raziskavi prikazan na realni strukturi kovičene pločevine. Pospešen preizkus vibracijskega utrujanja z naraščajočimi oz. padajočimi nivoji obremenitev je bil izveden na več vzorcih. S korekcijo zaradi identificiranih nelinearnosti je numerični model podal rezultate življenjskih dob znotraj 10% dejanskih eksperimentalnih vrednosti. Ugotovljeno je tudi bilo, da kovice različnih proizvajalcev, navkljub enakim geometrijam, izkazujejo zelo različno odpornost proti utrujanju. Tudi ta vpliv je bil opažen s pomočjo korekcije linearnega modela akumulacije poškodbe. Z meritvijo frekvenčnih prenosnih funkcij se lahko kritične nelinearnosti identificirajo tudi pred samo izvedbo preizkusa utrujanja in na ta način privedejo do novih možnosti numerične analize utrujanja nelinearnih sistemov.
COBISS.SI-ID: 14413851
Vzbujanje z naključnimi vibracijami je pogost razlog odpovedi, posebej takrat, kadar so vibracije v frekvenčnem območju lastnih frekvenc in je napetostni odziv močno ojačan. Za namen ocene časa do odpovedi oziroma mesta kritične točke se lahko za velikociklično območje opravi analiza vibracijskega utrujanja. Sestoji iz analize strukturne dinamike, izračuna napetostnega odziva in analize utrujanja. Materialni podatki (S-N krivulja), so definirani za ciklično enoosno napetostno stanje konstante amplitude. V realnih primerih je napetostno stanje, zaradi strukturne dinamike, redko enoosno in direktna uporaba S-N krivulje ni vedno mogoča. Napetostno stanje se lahko poenostavi z uporabo večosnega porušitvenega kriterija, katerih različne formulacije je najti v literaturi. V tej raziskavi je teoretično in eksperimentalno primerjana skupina večosnih kriterijev. Primerjani so: kriterij največje normalne napetosti, največje strižne napetosti, največje normalne in strižne napetosti, C-S kriterij, projekcijski pristop ter kriterij Preumonta in Piéforta. Za eksperiment je uporabljen vzorec z bogatim strukturnim odzivom, ki povzroči utrujanje v materialu in porušitev. Eksperimentalna primerjava kritičnih točk (mesta razpoke) in časov do porušitve pokaže ujemajoče se rezultate za primerjane večosne kriterije, z zanesljivimi ocenami časov do porušitve. Opažena je nekoliko slabša natančnost ocene kritične točke na strukturi, za vse izmed primerjanih kriterijev. Raziskava potrjuje ustreznost metod analize vibracijskega utrujanja (od vzbujanja, strukturne dinamike in večosnih kriterijev do spektralnih metod) za uporabo na realnih vibrirajočih strukturah z izrazito strukturno dinamiko.
COBISS.SI-ID: 14504475
Vibracijsko utrujanje dinamske strukture je, poleg neželenega pojava prekomernih vibracij in hrupa, poglavitni razlog za izvajanje numeričnih in eksperimentalnih dinamskih analiz izdelka. Dinamski odziv sistema vnese v izdelek določeno napetostno stanje; v primeru neugodnih dinamskih lastnosti izdelka lahko že nizke vibracijske obremenitve hitro privedejo do odpovedi izdelka zaradi utrujanja materiala. Eksperimentalno preverjanje ustreznosti izdelka je ustaljen postopek vibracijskega testiranja prototipov, v zadnjem času pa se veliko raziskovalnega dela usmerja v numerično analizo vibracijskega utrujanja. Namen predstavljene raziskave je vzpostavitev metodologije, ki bo na podlagi eksperimentalnih rezultatov vibracijskih preizkusov omogočila pridobitev parametrov utrujanja za obravnavano strukturo oziroma material.
COBISS.SI-ID: 14742043