Задание натяга в Workbench 13.

[kraj 0]

Добрый день.

Какими действиями в workbench'e задается натяг деталей. В данном случае есть бандажное кольцо, горячей посадкой одетое на вал ротора и центрирующее кольцо. В обоих случаях посадка различна, поэтому фокус с заданием температуры не выйдет.

На форуме говорилось о создании контактной пары, определяющей натяг. Что нужно сделать, чтобы осуществить это в workbench?

Спасибо.

Изменено 4 января 2011 пользователем kraj

[kristeen 355]

1. Изначально геометрия сопрягаемыех с натягом деталей должна перекрываться на величину натяга.

2. Размер КЭ в месте контакта должен быть приблиз. равен величине натяга. Т.е. если натяг 4мм -- размер КЭ ~ 2,5..8мм на Target, на Contact можно мельче делать.

3. Нелинейный контакт (Frictionless/Rough/Friction), Assymmetric, Augmented Lagrange, Add Offset-No Ramping, Radius задаешь вручную, чтобы был чуть больше величины натяга (для 4мм натяга radius = 4,5..5мм).

4. Analysis Settings: Large Deflection = On, Weak Springs = Off.

5. Если в анализе еще задаюцца нагрузки, то их лучше поставить на следующий шаг (Step), чтобы первым шагом решался только натяг.

прикладываю пример в 2D.

Скачай с рутрекера ансисовские учебные файлы, изучи раздел Introduction to Mechanical Workbench NonLinear.

[Борман 2 375]

2. Размер КЭ в месте контакта должен быть приблиз. равен величине натяга. Т.е. если натяг 4мм -- размер КЭ ~ 2,5..8мм на Target, на Contact можно мельче делать.

А если натяг несколько микрон(ов)?

[kristeen 355]

А если натяг несколько микрон(ов)?

Мм.. спасибо за вопрос!)

Сейчас поиграюсь..

Поигрался.

В случае малого натяга нужно использовать опцию Add Offset -- Ramped, и задать величину натяга ("несколько микрон(ов)").

Из справки:

“Add Offset” allows the user to specify a positive or negative distance to offset the contact surface. A positive value will tend to close a gap while a negative value will tend to open a gap.

This can be used to model initial interference fits without modifying the geometry. Model the geometry in just-touching position and change the positive distance value to theinterference value.

[Борман 2 375]

Размер КЭ нужно выбирать исходя из прогнозируемого градиента напряжений. Сверху - надо ограничивать мощностью тачки.

[kristeen 355]

Размер КЭ нужно выбирать исходя из прогнозируемого градиента напряжений. Сверху - надо ограничивать мощностью тачки.

В ВБ если размер КЭ существенно меньше величины проникновения одной детали в другую -- не сойдеться расчет. Это если использовать первый указанный выше способ.

Для Add Offset + величина натяга такого ограничения нету.

[kraj 0]

Так точно и по делу мне на работе не всегда отвечают. Спасибо kristeen. Пошел изучать.

Согласно "Model the geometry in just-touching position and change the positive distance value to the interference value." модель можно делать без предварительно натяга.

Изменено 4 января 2011 пользователем kraj

[kristeen 355]

Так точно и по делу мне на работе не всегда отвечают. Спасибо kristeen. Пошел изучать.

Согласно "Model the geometry in just-touching position and change the positive distance value to the interference value." модель можно делать без предварительно натяга.

Да. Нужно без предварительного натяга.

Пост #4 понимать так:

В случае малого натяга использовать только опцию....

[Борман 2 375]

А еще интересно проверить, насколько точно "учлось" условие на микронный натяг. Разница будет равна нормальному контактному давлению делённому на фактическое значение нормальной контактной жетскости. Иногда эта феличина сравнима с самим натягом.

[kristeen 355]

...точно "учлось" условие на микронный натяг. Разница будет равна нормальному контактному давлению делённому на фактическое значение нормальной контактной жетскости.

Попробовал ту же 2D задачку с натягом в 1мкм -- contact pressure = 1.11MPa,

2 мкм --- 2,22 MPa.

Подскажите, как узнать фактическое значение контактной жесткости? В вб можно только коэффициент контактной жесткости задать..

[Борман 2 375]

Попробовал ту же 2D задачку с натягом в 1мкм -- contact pressure = 1.11MPa,

2 мкм --- 2,22 MPa.

Это нормално. Вы посмотрите получились ли эти микроны по факту.

Подскажите, как узнать фактическое значение контактной жесткости? В вб можно только коэффициент контактной жесткости задать..

Я видел это число когда-то в хелпе, но сейчас слёту не нашел. Кажется что-то типа 1e8. В настойках контакта выставляется множитель к этому числу...

[YURIS 14]

Попробовал ту же 2D задачку с натягом в 1мкм -- contact pressure = 1.11MPa,

2 мкм --- 2,22 MPa.

Подскажите, как узнать фактическое значение контактной жесткости? В вб можно только коэффициент контактной жесткости задать..

В Solution Information есть такой пункт Результирующая контактная жесткость:

Вот только как Ансис ее считает?

Изменено 5 января 2011 пользователем YURIS

[kristeen 355]

...точно "учлось" условие на микронный натяг. Разница будет равна нормальному контактному давлению делённому на фактическое значение нормальной контактной жетскости.

Спасибо Вам, Борман и YURIS!

Проверил по перемещениям -- сходится.

Потом нашел в Solution Information:

SUMMARY FOR CONTACT PAIR IDENTIFIED BY REAL CONSTANT SET 4

 Max.  Penetration of -2.E-03 has been detected between contact element 

2734 and target element 2646. 

 For total 44 contact elements, there are 44 elements are in contact. 

Max.  Pinball distance 0.191562807. 

 One of the contact searching regions contains at least 13 target 

elements. 

 Max.  Pressure/force 7748.66995. 

Max.  Normal stiffness 3874334.98. 

Min.  Normal stiffness 3874334.98.

7748.67 / 3874334.9 = 2e-3  == 2 мкм, т.к.

MPA UNITS SPECIFIED FOR INTERNAL 

 LENGTH      = MILLIMETERS (mm)

MASS        = TONNE (Mg)

TIME        = SECONDS (sec)

TEMPERATURE = CELSIUS (C)

TOFFSET     = 273.0

FORCE       = NEWTON (N)

HEAT        = MILLIJOULES (mJ)

[Борман 2 375]

Max. Normal stiffness 3874334.98.

Min. Normal stiffness 3874334.98.

Как я понимаю, это не контактная, а конструкционная жесткость. Именно по-этому получилось четко 2мкм. Вы напишите, чему получился равен зазаор после решения.

[kristeen 355]

чему получился равен зазаор после решения.

Не совсем понял..

Задавал натяг (penetration) 2мкм

После решения: Gap = 0, Penetration = 5.73e-7 = ~0.

Перемещения по X: |-0,6e-3| + 1.39e-3 = 2e-3

[kraj 0]

Решил проверить на модели попроще.

Решатель уходит в глубокую рекурсию.

Настройки контакта: Frictionless, Assymmetric, Augmented Lagrange, Add Offset-No Ramping, Radius (0,3мм).

Настройки анализа: Large Deflection = On, Weak Springs = Off.

Кол-во КЭ каких 80'000.

Что влияет на сходимость, кроме размеров КЭ?

Изменено 5 января 2011 пользователем kraj

[sergeyd 3]

число шагов нужно минимум 20 (если нагрузка реалистична)

без трения здесь не годится. поставьте 0.10

предпочитаю алгоритм penalty

контактную жесткость (КЖ) для начала установите 0.10 (это множитель)

(по умолчанию вычисляется как отношение модуля к характерному размеру элементов.

в хелп есть формула. Есть опция, которая для каждого элемента вычислит КЭ индивидуально)

к принципе, если на жесткой (target) стороне будет сетка грубее, то задача сойдется быстрее.

кстати, какую деталь назначили жесткой?

Распространенная ошибка = сгущать сетку на обоих контактирующих сторонах

скучно пересказывать хелп= почитали бы сами.

если бы был классический- помогать было бы легче.

[YURIS 14]

контактную жесткость (КЖ) для начала установите 0.10 (это множитель)

(по умолчанию вычисляется как отношение модуля к характерному размеру элементов.

в хелп есть формула. Есть опция, которая для каждого элемента вычислит КЭ индивидуально)

Сергей! Самому стало интересно.. Понимаю, что вам надоели глупые вопросы, но сам не смог разобраться, хэлп читал, действительно нашел похожую фразу:

"ANSYS provides a default normal contact stiffness FKN, which is based on Young's modulus E and the size of the underlying elements. FKN and FKS are factors. If you want to import absolute values for FKN and FKS, use negative values".

Но формулы там почему-то нет Может быть, я плохо искал..

<noindex>http://www.kxcad.net/ansys/ANSYS/ansyshelp...ec_pernono.html</noindex>

В приведенной выше задаче (файл kresteen) у Ansys WB получается нормальная жесткость (для Contact Region) 2,6908e+005 N/mm.

В каком-то пособии (Решение контактных задач в Ансис" по-моему) приводилась такая формула:

KN=f*E*h, где h - характерная контактная длина.. Для 2D-осесимметричного случая h там полагается равным среднему радиусу места, где ожидается контакт).

Но она приводилась вроде бы для конкретного случая (Contac48,49).

А как посчитать здесь?? Что есть характерный размер элемента?

Используемые типы элементов в анализе:

CONTA172

TARGE169

Изменено 5 января 2011 пользователем YURIS

[sergeyd 3]

я примерно такую формулу и имел в виду. сейчас увы некогда искать. здесь она годится.

характ размер= типа корня из площади элемента.осредненно по одинаковым REAL

повторю, есть опция для индивидуального поэлементного вычисления КЖ (в 173 кажется 10,5)

ее всегда применяю.

в других пакетах п/у КЖ вычисляется по-своему (в ld-dyna например она в среднем в 10раз меньше ансис)

и формула не более чем оценка. КЖ сказывается только при изменении на порядки. (если постановка правильна)

например, хороший тест. добавить последний loadstep С УВЕЛИЧЕННОЙ кЖ до 10 или 100 и с той же нагрузкой.

по идее, выполнится уточнение финальное.

но главное, нужно записать и визуализировать невязки (nldiag,nrre,on plnso,nrre)

видно, где причина несходимости. и рисовать внедрение. оно должно быть не более 1% от прогибов

и изменяться плавно от элемента к элементу.

нужно записывать все шаги, рисовать невязки в их изменении.

тогда можно не только разобраться, но и оптимизировать процесс= уменьшив число

необходимых итераций в дальнейшем на порядок.

но это я уже писал на форуме . и не раз. я поясню то, что в хелп непонятно.

но вы его для начала почитайте (ХЕЛП ОТ КЛАССИКИ)

[kraj 0]

кстати, какую деталь назначили жесткой?

Вал ротора.

Скачай с рутрекера ансисовские учебные файлы, изучи раздел Introduction to Mechanical Workbench NonLinear.

Медленно, но верно снимает вопросы. Очень хороший материал.