Проблема проникновения

[menedgerp 0]

Возник вопрос расчета многослойных демпфирующих структур: сталь - резина.

При низких модулях резины расчет приводит к проникновению материалов,

хотя они физически соединены, т.е. нет никакой контактной задачи.

решение с допуском больших деформаций, включение нелинейностей .... приводит к отсутсвию решения.

Вопрос в том сталкивались ли с подобным и как ушли от проблемы?

Изменено 22 декабря 2010 пользователем menedgerp

[fzbm 44]

А вы в чем делаете расчет?

[Борман 2 375]

Картинку в студию.

[Fedor 1 597]

Вот тут пригодится коэффициент Пуассона близкий к 0.5 если речь идет о резине, а в случае металлов наступает пластическое состояние и опять коэффициент Пуассона будет стремиться к 0.5 , то есть слабой сжимаемости. Иначе говоря коль сжимаемость в стесненных условиях малая, то это эквивалентно росту модуля упругости при постоянном коэффициенте Пуассона :)

Интересно через упругую энергию найти эквивалентность, логично задействовать анизотропную, чтобы сопротивлялось только по нормали к поверхностям ...

[menedgerp 0]

Расчеты провожу в Ansys GUI.

Картинку подготовлю, выложу завтра.

[sergeyd 3]

какое может быть проникновение, если нет контактной постановки??

сталь в сталь проникает? может просто масштаб перемещений установите 1:1???

узлы общие?

просто картинка тут думаю разобраться не поможет. файл с задачей вывешивайте.

и хелп почитайте немного.

[menedgerp 0]

какое может быть проникновение, если нет контактной постановки??

сталь в сталь проникает? может просто масштаб перемещений установите 1:1???

узлы общие?

просто картинка тут думаю разобраться не поможет. файл с задачей вывешивайте.

и хелп почитайте немного.

Именно,

сталь проникает в сталь.

Демпфер состоит из слоев: сталь 3 мм - резина 5 мм, (4 пакета)

резина приклеена к стали, так что принято что объемы слиты и границы раздела между ними нет.

потому нет контакта (поскольку нет разделения)

И вот при нагрузках получаем перемещения на уровне 24 мм, тогда как максимум это 20 (при условии что резина уйдет толщиной в 0).

Вот и получается что решение сходится по перемещениям не корректно при низких величинах модуля резины,

т.е. когда жесткость довольно низкая, и сталь соседних слоев проникае друг в друга

и дело тут не в масштабе отображения, оттображение стоит true.

Включение опций Ньютона-рафсона приводит к отсутсвию решения, включение больший деформаций приводит к отсвутсвию решения,

замена solid45 на solid95 приводит к тому что 1 гига памяти не хватает для расчета и решение даже не стратует,

и это при условии что берется четверть модели для симметрии.

Выходом для решения стало бы установка 64-разрядного Ansys, но это слишком "дорогой" выход.

При упрощенной постановке получено решение в Nastran,

но задача стоит подтвердить решение именно в Ansys.

[Борман 2 375]

Все сходится.

В линейной постановке перемещение может быть и миллиметр и километр - решается одинаково, а с нелинейностью - не решается.

Вывод: Слишком большая нагрузка.

Совет: Проверить размерности.

[sergeyd 3]

перечитал еще раз=не совсем понятно, какого совета ждете.

думаю, линейно в настране обязано было получиться ровно то же самое.

проверьте еще раз характеристики материалов. нагрузку.

для резины задали осредненные или начальные характеристики?

вы их откуда берете, если так свободно меняете?

нужно (разумеется) переходить к нелинейной резине.

ее жесткость будет увеличиваться при сжатии

только для успешного применения модели Муни-ривлина и пуассона близкого 0.5

нужно немного думать. и почитать сначала хелп

применять лучше не 45 тип а 185 с опциями enhanced strain и (вероятно) U-P постановку.

ведь "отсвутсвие" нелинейного решения говорит лишь о том, что вы просто

не сумели его организовать

(число шагов принято по умолчанию= один?)

какая диагностика хоть?

хелп про нелин вообще читали?

решите для начала "столбик" (из одного элемента) c симметрией по всем бокам и десятком элементов для

каждого слоя резины по толщине.

для стали хватит и одного по толщине

для этого 64 разрядов не нужно точно.

как только разберетесь, делайте элементов побольше. но в плоскости их много и не нужно.

проверить опции, материал, нелинейность, получить примерную оценку

можно вообще на осесимметричной или плоской задаче.

[menedgerp 0]

Проблему разрулил, чему очень рад.

Все было на поверхности (впрочем как все в этой жизни).

Поскольку в литературе не нашел в явном виде, пара слов о полученном:

что-то вроде критерия применимости (использования) свойств гиперупругих (думаю и других гипер)

материалов для решения задач в "линейной" постановке.

Линейной в кавычках поскольку есть и контакт, и действие тепла, и кинематическое упрочнение.

Т.е. пришлось перестроить модель так что-бы небыло контакта (ввел слой с Пуассоном 0,1)

и задача решалась не 5-6 часов (70000 узлов) а 5-6 минут и путем подбора найти значения модуля резины при которых решение по перемещениям получается физическим.

Модулем так сильно вариирую при поиске решения, поскольку для демферов используются материалы с модулем от 10 до 80. Вроде и разброс не большой но как показал расчет это существенно. В задаче у при модуле выше 40 резина ведет себя "как надо".

Может это и притянуто за уши, но проверено ручками (деформацию сжатия посчитал).

По поводу решения нелинейной задачи:

Использовать Муни это можно, нужно, и обязательно!

Лет 7 назад, еше на версии ANSYS 5.3 с ключом на LPT порт решал задачи по гиперупругим прокладкам,

хорошо сетка было на 2-3 тысячи элементов, правда машина P3 500 была с RAM 256, но решалось что-то в районе суток))))))

Вот только при модели в 70000 узлов это 5!! дней счета (сегодня решение получено) на C2D 3,2 RAM 4Gb,

плюс это еще более приблизительно, поскольку 9 коэффициентов из справочника "Стеля" взяты.

Вывод: всем спасибо, поскольку родилось в голове множество новых подходов,

потому как пока опишешь чего надо, уже иногда и решение возникает.

Вперед! Ура!!!

Изменено 27 декабря 2010 пользователем menedgerp

[Цветочек 15]

Друзья мои!

Наш добрый друг, организовавший эту тему, лишний раз напоминает нам:

- в Ansys работают люди не знающие и не понимающие те феномены, которые рассчитывают

- а потому не могут выбрать нужную постановку, граничные условия и свойства материалов

- Добавление слоя с коэффициентом Пуассона 0.1 не физично - но не беда - главное Solution is done

А то что это не то решение - ничего - прокатит

- Оказывается главная беда всех МКЭ программ - большое время счёта, их же специально проектируют для этого, не так ли?

И напоследок,

Я преклоняюсь перед автором этого обсуждения, поскольку он подбирал упругие характеристики для улучшения сходимости и брал коэффициенты их справочника.

О его способе избавиться от bonded-контакта - это просто подарок, думаю стоит решать так все задачи вообще. О проблеме фрикционного bonded-контакта резин видимо автор не информирован.

P.S. Федя я преклоняюсь перед вами - вы впервые использовали выражение "слабая сжимаемость" не как намёк на слаборазвитость.

[menedgerp 0]

Ваши слова Цветочек так непривычны для огрубевшего слуха инженера.

В Ansys работаю, ага - да уже скоро десять лет. Феномены которые расчитываею - понимаю, поскольку за "плечами" кафедра теоретической физики, аспирантура. Потому не просто понимаю, а еще и описать могу Грассмановой алгеброй (если знаете что это такое), хотя разве об это речь.

Конечно можно просто написать - "Та что он тут пишет......".

Проблема не в непонимании процесса. Если бы не понимал процесс не было бы и вопросов.

"Компьютер выдает то что в него заложишь " - всегда руководствуюсь этой фразой сказанной мне моим 75-летним начальником.

А скольто тестов с ним нами было проведено на сравнение результатов КЭ анализа и решений тензора деформаций.

На форуме вопросы задают, по-моему, чтобы узнать, может кто-то такое решил.

А говорить мол то, се, хелп почитайте..... это можно, но толку нет, совсем нет.

0.1 Пуассон говорит нам о том что материал мало реагирует поперечным расширением на продольное сжатие, а потому отлично подходит как имитация демпфера - задача коего обесепечить заданный уровень перемещений.

Коэффициенты о которых писал это результаты многолетних экспериментов ученых СССР.

Они все с грифом и их нам с вами не увидить нигода.

Даже в "любимом" хелпе ANSYS сказано о них красноречиво not open source.

Фрикционный контакт подразумевает динамику процесса, я же указал что расчеты ведуться в Ansys а не LS-Dyna.

Вообще как-то странно 10 лет в Ansys и задаю вопросы: но "чем больше область знаний, тем больше область незнания", потому и возникают вот такое "простые" вопросы, на которые нет "простых" ответов.

В общем все как всегда.

Еще раз спасибо за внимание к проблеме, поскольку это навело на определенные соображения.

Изменено 27 декабря 2010 пользователем menedgerp

[sergeyd 3]

извините, но по вашим вопросам догалаться о "большом опыте и аспирантуре" было

невозможно. (и не мне одному)

Подозреваю, что при безупречном с тзр МКЭ расчете результаты

будут заметно иными. Вы ведь даже не попытались разобраться.

Красный флаг вам в правую руку и успехов.

[Fedor 1 597]

Линейные постановки и искусственный упругий контактный слой полезны по нескольким причинам : позволяют проектировать по первому приближению многие вещи, оценивать собственные частоты механизмов, которые все равно определяются через линеализацию нелинейностей. В Деталях машин это обычный подход, можно например у Иосилевича почитать да и в резинометалических шарнирах траков обычно так делают. :)

"не физично - но не беда " - так как согласовано с философией Лейбница о лучшем из возможных миров. Вот в задачах о поверхностях скольжения вообще плюют на ндс и нормально проектируют на основе интегральных критериев прочности сразу по всей поверхности скольжения.

Никто еще не удосужился написать макрос определяющий тензор напряжений как функцию заданой кривой, а лучше поверхности ? Видно самому опять придется по клавишам стучать

"описать могу Грассмановой алгеброй " - что Вы ей собираетесь описывать? Никогда не видел каких либо разумных приложений <noindex> ее </noindex> :)