شبیه سازی گسترش ترک خستگی در نرم افزار انسیس APDL

خستگی پدیده ای است که در آن سازه به دلیل نیروهای متناوب، ترک های ریزی در سازه ایجاد می شود و سپس گسترش پیدا می کند و به اندازه ای می رسد که سطح مقطع باقیمانده توان تحمل نیروها را ندارد و سازه دچار گسیختگی می شود.

با استفاده از قانون پاریس Paris می توان مقدار گسترش ترک را به ازای تعداد سیکل مشخصی حساب کرد. در نرم افزار انسیس این قابلیت منحصربه فرد وجود دارد. همچنین برای درنظر گرفتن ترک در داخل المان ها از روش XFEM استفاده می شود. XFEM روش المان محدود گسترش یافته است که در آن درجه آزادی اضافه تری برای درنظر گرفتن گسستگی درنظر گرفته شده است. با استفاده از این روش نیازی به مش بندی های متوالی برای درنظر گرفتن ترک وجود ندارد.

قانون پاریس به صورت زیر است. که در آن a طول ترک، n تعداد سیکل ها , R نسبت تنش و deltaK تغییرات ضریب شدت تنش است.

برای اینکه بتوان رشد ترک خستگی را در نرم افزار انسیس مدل سازی کرد بایستی از دستور CGROW استفاده کرد. ولی قبل از آن بایستی با دستور CINT ترک را تعریف کرد.

پس از انجام محاسبات می توان نمودار رشد ترک بر حسب سیکل را به صورت زیر دید.

و همچنین می توان تغییرشکل و تنش در قطعه را دید. شکل زیر نمونه ای از تحلیل ترک خستگی انجام شده را نشان می دهد.