Gemelos Digitales para Predecir la Propagación de Grietas de Materiales de Ingeniería Sostenible bajo Diferentes Cargas
Autores: Li, Xu; Li, Gangjun; Bi, Zhuming
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Gemelos Digitales para Predecir la Propagación de Grietas de Materiales de Ingeniería Sostenible bajo Diferentes Cargas
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Esencial
CAE
Gemelo digital
Vida útil por fatiga
Micro-grietas
Modelo de predicción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El CAE es una herramienta esencial en un gemelo digital no solo para verificar y validar un gemelo virtual antes de que se transforme en un gemelo físico, sino también para monitorear el uso del gemelo físico para una mayor sostenibilidad. Este documento tiene como objetivo desarrollar un modelo de CAE para un gemelo digital que prediga la vida a fatiga de los materiales. El daño por fatiga se representa por el tamaño de una macro-grieta que crece con un grupo de micro-grietas sometidas a tres cargas diferentes. El ángulo de crecimiento está relacionado con la máxima tensión circunferencial, y la tasa de crecimiento se determina por el SIF en la punta de la grieta. El modelo de predicción tiene en cuenta los principales factores, incluidas las micro-grietas, los cierres de grietas y las configuraciones iniciales. Se desarrollan simulaciones para el crecimiento de macro-grietas y encontramos que (1) la macro-grieta en el segundo caso crece más rápido que en el primer caso; (2) una carga de corte puro afecta más a la propagación de la macro-grieta que una carga combinada de corte y tensión o una carga tensional; (3) las tensiones externas requeridas para propagar se reducen cuando el ángulo de inclinación de la micro-grieta es pequeño y está dentro de (-25 grados < < 25 grados); (4) las micro-grietas afectan el camino de propagación de la macro-grieta y generalmente guían la dirección de propagación. El modelo desarrollado ha sido verificado y validado experimentalmente por su efectividad en predecir la fractura o el daño por fatiga de una estructura.
Descripción
El CAE es una herramienta esencial en un gemelo digital no solo para verificar y validar un gemelo virtual antes de que se transforme en un gemelo físico, sino también para monitorear el uso del gemelo físico para una mayor sostenibilidad. Este documento tiene como objetivo desarrollar un modelo de CAE para un gemelo digital que prediga la vida a fatiga de los materiales. El daño por fatiga se representa por el tamaño de una macro-grieta que crece con un grupo de micro-grietas sometidas a tres cargas diferentes. El ángulo de crecimiento está relacionado con la máxima tensión circunferencial, y la tasa de crecimiento se determina por el SIF en la punta de la grieta. El modelo de predicción tiene en cuenta los principales factores, incluidas las micro-grietas, los cierres de grietas y las configuraciones iniciales. Se desarrollan simulaciones para el crecimiento de macro-grietas y encontramos que (1) la macro-grieta en el segundo caso crece más rápido que en el primer caso; (2) una carga de corte puro afecta más a la propagación de la macro-grieta que una carga combinada de corte y tensión o una carga tensional; (3) las tensiones externas requeridas para propagar se reducen cuando el ángulo de inclinación de la micro-grieta es pequeño y está dentro de (-25 grados < < 25 grados); (4) las micro-grietas afectan el camino de propagación de la macro-grieta y generalmente guían la dirección de propagación. El modelo desarrollado ha sido verificado y validado experimentalmente por su efectividad en predecir la fractura o el daño por fatiga de una estructura.