Životnost

Životnost a spolehlivost patří mezi základní požadavky kladené na každý inženýrský produkt. Pojem životnost zahrnuje jak problematiku klasické únavy materiálu konstrukcí, která vede k lomům nejvíce namáhaných dílů, tak i problematiku spolehlivosti elektrických strojů a výkonové a řídící elektroniky, která je dána především dostatečně výkonným a spolehlivým chlazením. Samostatnou a v poslední době neméně významnou oblastí je oblast problematiky signálové integrity a rušení (EMI/EMC – Electromagnetic interference/compatibility).
Dosažení požadované životnosti při splnění provozních parametrů (včetně legislativních nároků) a rentability výroby a prodeje produktu nepatří mezi triviální inženýrské úlohy. Z výše uvedeného je zřejmé, že řešení životnosti konstrukcí lze zařadit mezi multidisciplinární analýzy, kde se může uplatňovat řada odlišných fyzikálních zákonů (zákony mechaniky, proudění tekutin a elektromagnetismu) a jejich interakce.
Díky moderním simulačním prostředkům firmy ANSYS Inc. a programové platformě ANSYS Workbench je možné provádět komplexní analýzy chování celých konstrukcí s ohledem na reálné provozní podmínky – virtuální prototyping. Dále je možné tyto interakce efektivně studovat a vyhodnocovat kritické parametry konstrukcí a provádět jejich optimalizaci a tím zvyšovat celkovou životnost konstrukcí.

Obrazky/37.png


Programy ANSYS Mechanical a ANSYS nCode DesignLife byly úspěšně aplikovány při optimalizaci tvaru vlečného zařízení osobního automobilu s ohledem na jeho únavovou životnost. Úvodní analýzy ukázaly nejvíce namáhání oblasti tažného zařízení – kritickým místem byla oblast kolena.

[Obrazky/38.png]


V rámci optimalizace byla provedena citlivostní studie vlivu vybraných vstupních parametrů na parametry výstupní. Na základě výsledků citlivostní analýzy byly vytipovány parametry, které umožňují prodloužit únavovou životnost bez výrazného zvýšení celkové hmotnosti. Výsledky simulací ukázaly, že klíčovým parametrem konstrukce je zaoblení kolena vlečného zařízení. Vhodným zvětšením tohoto zaoblení bylo dosaženo dvojnásobného nárůstu únavové životnosti bez nárůstu celkové hmotnosti.