Closius

Расчет композитного материала созданого методом намотки

98 posts in this topic

В середине емкости все тривиально, основное усилие окружное. Острые углы по краям дают большие напряжения. Идеальный вариант - полусферы по концам. Или хотя бы как у емкостей у вагонов. Там конструкция давно отработана.  

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites


ID: 42   Posted (edited)

Здравствуйте.только начала изучать Patran/Nastran. есть панели солнечной батареи (СБ) рис прикреплен (важно!панели под углом к плоскостям ГСК).панели трехслойные с сотами.все мех хар-ки посчитала.проблема в создании этого материала,точнее в ориентации каждого.создаю сначала 3d ортотропный материал,характеризующий соты.потом в create/composite/laminate.
вопросы:
1.при создании в laminate ориентация (угол) по умолчанию вокруг оси z?

2.при создании в laminate как ориентированы оси по умолчанию?x и y вдоль слоя, а z по толщине?

3.можно ли для ориентации материала создать локальную СК?

3.при присвоении материала к пластине есть laminate option,что это?

4.не могу что-то найти msc.patran reference manual, volume3.

спасибо заранее.

П.С.я только учусь))

post-41777-0-30429200-1387026563_thumb.png

Edited by lidik

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я применяю при расчете изделий из стеклопластика SW. C 2012 версии в нем появились составные композитные оболочки. Сложность была в определении характеристик элементарного слоя, но мы их худо-бедно получили, правда, я не уверен, насколько точно.

 

Поясните, пжл, как наиболее правдоподобно задать свойства намотанного композита доступным для SWS образом - послойной выкладкой, и как задать упомянутые характеристики монослоя.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо, это я изучаю, и примеры на youtube смотрю. Вроде бы и Алямовский баллон рассматривает, если не путаю... Но остаётся вопрос - как сымитировать намотку слоями, какие именно задавать характеристики слоя?

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 47   Posted (edited)

А вот тут уже разрывная машина. Зависит от используемого вами ровинга, степени его натяжения, смолы и её системы отверждения, соотношения смола/стекло, процедур постотверждения.

Можно конечно и в книжках/интернетах/конкурентов поискать, но здесь уже вопрос к достоверности полученных данных. У меня за 12 лет довольно большая база по ПКМ собралась, но выложить здесь не могу, боюсь снабдить вас недостоверными данными.

Edited by johntokarev

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 48   Posted (edited)

Есть книжка, http://www.twirpx.com/file/1601497/там на стр 121 есть гипотеза Фойгта и гипотеза Рейсса и результат Хилла, об оценках . Если выложите базу экспериментальную, то можно будет проверить эти неравенства и определить коэффициенты, которые можно использовать для предварительных оценок эффективных модулей. :)

Edited by Fedor

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да книжек-то с формулами полно, а вот конкретные свойства без испытаний не всегда можно найти... 

Что профи для намотки посоветуют? SWS-ом послойно имитировать или всё же Abaqus осваивать? Гляжу, даже в ESI или Vistagy намотка не фигурирует, пакеты под трансферные и препреговые технологии заточены... Хотя мотают-то много всего разного...


И простой конкретный вопрос. Задавал свойства ортотропного материала вот по этому примеру. Но без указания предела текучести SWS не позволяет внести материал в базу. Указал 10 ГПа (при пределе прочности 600 МПа, чтоб текучесть заведомо превышала прочность). Так можно делать?

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 50   Posted (edited)

Вот еще более-менее книжка - ГОСТ Р 55072-2012 "Емкости из реактопластов, армированных стекловолокном. ТУ"

Его сделали из древнего, но оч.интересного BS 4994-1987 "Сосуды и резервуары из армированных пластиков", почти аутентичный перевод, только формулы напутали малость.

В нем есть как методы расчета (начиная с приложения А и до конца), в частности намотанных стенок резервуаров, так и характеристики ПКМ, в ГОСТе это таблица  5.3, рисунок А.3 и еще много интересного.

Edited by johntokarev

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 51   Posted (edited)

Спасибо, ценный документ! В трубных ГОСТах такие данные не представлены.

Вообще Союзкомпозит хорошо поработал!

Edited by Degen1103

Share this post


Link to post
Share on other sites
В трубных ГОСТах такие данные не представлены

Ну почему же. ГОСТы выходят, может, вы их пропустили. Например, ГОСТ Р 54560-2011 "Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном. Технические условия.", табл.9. В этом ГОСТе тоже много интересного, поменьше, правда, чем в емкостях.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну да, гораздо поменьше, хотя, конечно, и за трубные ГОСТы спасибо Союзкомпозиту.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Но без указания предела текучести SWS не позволяет внести материал в базу. Указал 10 ГПа (при пределе прочности 600 МПа, чтоб текучесть заведомо превышала прочность). Так можно делать?

 

По тому примеру не надо, думаю. Так делать не нужно, считаю.

Посмотрите пример в посте №45, там жеж упражнение есть. Откроете его, в нем материал у деталей присвоен в упражнениях. У этого материала нет предела текучести.

Этот материал можно выдрать, скорректирвоать. Я правлю обычным блокнотом, так мне надежнее.

Выдрал из упражнения того файл материала, приложил к посту. Как подключить и поправить, найдете?

post-29001-0-47720600-1476361595.jpg

Как видите, у него не заполнен предел текучести, его нет.

Тип модели в расчете дб ортотропный.

fiberglass.zip

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо, буду разбираться.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Всё же, наверное, можно задавать предел текучести, заведомо превышающий предел прочности. Во всяком случае, в первом упражнении данной темы, где свойства вбиваются ручками, так и показано. Если верно понимаю.

 

post-45646-0-92935000-1476372467.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Странно, всё шаг за шагом делаю по упражнению, а результат расходится почти вдвое. Наличие или отсутствие злосчастного предела текучести не влияет. И заново всё назначал, и размерности проверял, и солвер менял, и слои инвертировал - не сходится, хоть ты тресни!

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 58   Posted (edited)

...Т.е. с готовыми примерами Ready - 8 plies и Ready - 16 plies расчёт наконец сошёлся, выловил ошибку. Но с картинками из учебного пособия осталось заметное расхождение по напряжениям, хотя полученные запасы прочности весьма близки. М.б., алгоритмы поменяли, кто знает...

Наличие или отсутствие предела текучести в данный примерах на результатах не сказывается.

 

ОК, спасибо ещё раз за советы! Вроде более-менее прояснилось, хотя, конечно, это не намотка... Интересно, кто-нибудь бельгийские программки использует? Товарищи пишут, что монослой рассчитывают - иной вопрос, с какими допущениями и с какой погрешностью!

Edited by Degen1103

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 59   Posted (edited)

Допущения и намотка...

Я поначалу пытался опуститься в расчете "до каретки", учитывать разные углы в начале/середине, сложное состояние у днищ, но бросил. У бельйцев это вроде получается. Но уж слишком заморочено все, подходит может быть для серийных изделий, но у нас серия мелкая, нет времени.

Сейчас использую составные оболочки SWS, хоть это и не чистый "монослой", как вы говорите. Но углы учитываются, и этого нам достаточно. Весь вот этот пирог, как на илл.внизу, я беру как два слоя с углами +25/-25 и толщиной 0,45мм каждый, материал ортотропный (т.е. Eх=40ГПА, Ey=10ГПа)

post-29001-0-01774700-1476432651.jpg

А про допущения - минимальный к-т запаса прочности для реактопласта равен восьми для емкостей (а по ГОСТ вообще 11), шести для напорных труб, и с инженерной позиции высчитывать монослой и разные углы каретки вдоль какой то паршивой трубы длиной 3м (в начале/середине) я давно бросил.

post-29001-0-88283400-1476433230.jpg

Edited by johntokarev

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 60   Posted (edited)

Да, разумеется, прекрасно понимаю Ваш целесообразный подход. Зачем гнаться за липовой точностью, когда какая-нибудь влажность, натяжение или аппрет могут всё исказить? Сосуды, думаю, оптимизируют тщательно, и то разное случается...


Погонял вышеупомянутый пример консольной трубы с нагрузкорй 500 Н. Материал - ортотропный СП из учебного пособия, без предела текучести. 24 слоя толщиной 0,01" каждый. Стенка явно толстовата для такого малого диаметра, но качественно результаты правдоподобны... 

 

post-45646-0-33530100-1476435011_thumb.jpg

Edited by Degen1103

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 61   Posted (edited)

Смотрите внимательно еще на результаты - эпюры можно смотреть как для каждого слоя в отдельности (по умолчанию), так и "максимальный сквозь все слои". Иногда напряжения в разных слоях различаются довольно сильно. Ну и нормы никто не отменял - я по ГОСТу на емкости файлик excel смастерил, им же и трубы считаю. Во вложении расчет трубы ф300 L=3000 на 2 очка например.

 

А вот как иностранцы считают бочки по BS 4994 (см."docslide.us_3-kl-design.pdf")

Расчет емкостей по ГОСТ ред 3.pdf

docslide.us_3-kl-design.pdf

Edited by johntokarev

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, можно и послойно, и даже на сдвиг проверять как-то... Спасибо за документы!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Еще побеспокою, с Вашего позволения.

То, что при разрыве лопаток удельный предел прочности измеряется в Н*м2/мм*кг, ещё понять можно. Но какие миллиметры фигурируют в приложении А ГОСТа? Периметр?...

Share this post


Link to post
Share on other sites

В Приложении А в самом начале есть слова:

post-29001-0-51099000-1476452015.jpg

А удельный предел прочности в Н*м2/мм*кг потому, что он удельный. Если вы его умножите на содержание стекла (мат, ткань, ровинг и т.д.) в кг/м2, то у вас и останется Н/мм

Share this post


Link to post
Share on other sites

Это я читал, и с размерностями разобрался. Не понял, каким размером оперировать в мм - периметром? продольной длиной? или вдруг толщиной?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Курите ГОСТ))) Или BS. Я тоже долго доходил

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 68   Posted (edited)

Вот тут циферки есть кое-какие любопытные... однако без схемы намотки...

Edited by Degen1103

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 69   Posted (edited)

А как они закон Гука в таком случае записывают?  И модуль упругости...  Мы когда-то для оценки нагрузки использовали такие единицы   -    литр * градус / рыло :)

Если речь идет об одном материале, железобетоне, например, то говорят о линейности деформаций обычно  для балок, пластинок, а уж напряжения для каждого материала свои получаются. Вполне как принято.  И на их основе строятся предельные интегральные моменты и осевые силы и их графики.    :)

Edited by Fedor

Share this post


Link to post
Share on other sites

При линейно распределенной нагрузке речь не может идти о материале, речь надо вести о механизме, так как в силу закона Гука будут скачки деформаций, а это свойство механизмов, а не материалов. В железобетоне, как композите принимают гипотезу о линейном распределении деформаций, в древесине тоже, в фанере и прочем. Такова прочнистская традиция :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Обобщённый там закон Гука.

А с линейной нагрузкой этой, действительно, без бутылки не разберёшься  :smile:

Share this post


Link to post
Share on other sites

А чего там обобщили то в законе Гука ?  Напряжения или деформации ?  :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

И то, и другое, естественно  :smile: В каждой точке компоненты тензора деформаций являются однородными линейными функциями компонент тензора напряжений.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 74   Posted (edited)

То есть сгладили до однородной среды хоть и анизотропной слегка  ? То есть точка в механическом смысле содержит и арматуру и наполнитель :)

Закон Гука вообще-то говорит о том, что компоненты тензора напряжений являются линейными функциями деформаций. S=E е  - насколько помню https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%93%D1%83%D0%BA%D0%B0:)

Edited by Fedor

Share this post


Link to post
Share on other sites

При линейно распределенной нагрузке речь не может идти о материале, речь надо вести о механизме, так как в силу закона Гука будут скачки деформаций, а это свойство механизмов, а не материалов

 

Не понимаю, о чем вообще речь идет, начиная с поста #69. Причем тут нагрузка, и как она приводит к механизму?

Возьмем балку. И  нагрузим равномерно распределенной нагрузкой q. Она линейно распределена по длине балки, и размерность у нее кН/м. Где тут механизм? Какие такие скачки?

post-29001-0-59944600-1476772532.jpg

 

Про закон Гука - он там обычный. Напряжения прямо пропорциональны деформациям.

 

И модуль упругости...

Модуль упругости они записывают как обычно. В паскалях.

Просто при расчете по ГОСТ необходимо брать удельный модуль, чтобы уйти от стекла и угла намотки, или наоборот, прийти к любому стеклу - умножай на свое количество стекла и бери свой угол и будь счастлив.

Может поможет картинка из стандарта BS 4994:

post-29001-0-90538200-1476772675.jpg

Также приведу определение удельного модуля упругости по ГОСТ:

post-29001-0-64851300-1476772929.jpg

post-29001-0-83297300-1476772934.jpg

т.е. он приводится к массе на единицу площади ламината.

 

Резюмируя - есть методика расчета по ГОСТ (BS). Она упрощена, должна быть удобна, быстра и "инженерна". Я приводил ссылки на неё коллеге для ознакомления с одним из существующих способов расчёта намотанных изделий, который, конечно, не является единственным.

И есть компоненты тензора напряжений в анизотропном поле. Которые связаны с расчетом по ГОСТ почти ну очень сильно как никак. И как-то делать выводы про закон Гука, глядя на диаграмму удельного модуля - ну не знаю. Мож, у меня просто образованности не хватает, но я не понимаю.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 76   Posted (edited)

То есть сгладили до однородной среды хоть и анизотропной слегка  ?

 

Почему слегка? Очень даже анизотропная среда м.б. в общем случае. На макроуровне рассматривают континуум, анизотропный по выделенным направлениям. Отдельные волокна, напряжения в арматуре и матрице раздельно тоже считают, но это иная задача. Вероятно, близкая к железобетону, насколько можно понять из Ваших слов.

Да, несколько непривычный подход в стандарте. Напряжения имеют размерность Дж/кг, т.е. по физсмыслу выходит удельная энергия деформации, насколько понимаю. Но, вероятно, должно быть удобно - разработчики наверняка ради этого старались, а не стремились запутать!

Edited by Degen1103

Share this post


Link to post
Share on other sites

Бред какой-то с модулями, даже вникать в такое не хочется. Как постмодернист такого модернизма принять на могу. Лучше уж с Гуком останусь  и Юнгом :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 78   Posted (edited)

Иногда усиливают железобетонные конструкции углетканью или ламелями. Приклеивают эпоксидкой. Расчет как обычно, считают какой момент держит эта углеткань и при усилении несущей способности его добавляют к несущей способности момента от арматуры. У меня где-то лежит дома примерно квадратный метр этой ткани, припас для усиления мачты из удочки для байдарки если начнет трещать, но пока вроде и так держит. Изобрел новый тип мачты устанавливаемой сзади в байдарку и с переменным углом наклона и стакселем спинакером, да испытать в этом году не получилось, времени нет. Вести себя должен по идее как латинский парус из-за наклона вбок мачты :)

http://pgscom.ru/http://www.hccomposite.com/catalog/54/125/?utm_source=GAdwords&utm_medium=cpc&utm_campaign=new_link

Но, вероятно, должно быть удобно - разработчики наверняка ради этого старались, а не стремились запутать - химики не знающие механики скорее всего. Кроме того модуль много меньше чем у стали и проблемы с совместной работой железобетона, поэтому камуфлируют, чтобы сразу не посылали куда подальше :)

В госте какие-нибудь выдумки в поисках новизны с актуальностью каких-нибудь аспирантов - докторантов. Не стоит и внимания обращать. В строительных нормах такое частенько бывает. Помню считал колонны по пособию, эксперты были железобетонные академики. А в пособии было нелинейное уравнение и все как-то запутано вокруг этого. Они на меня наехали типа откуда что взял ? Ну я и сослался. Они посмеялись - не думали что какому-то идиоту придет в голову решать нелинейное уравнение когда писали для диссертации в этом пособии. Типа внедрение. А мне что, засунул в программу Вольфрама да и решил не особо напрягаясь :)

Edited by Fedor

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 79   Posted (edited)

Обычно УВ имеют прочность порядка 0,5—1 ГПа и модуль 20—70 ГПа, а подвергнутые ориентационной вытяжке — прочность 2,5—3,5 ГПа и модуль 200—450 ГПа. Благодаря низкой плотности (1,7—1,9 г/см³) по удельному значению (отношение прочности и модуля к плотности) https://ru.wikipedia.org/wiki/Углеродное_волокнопохоже это характеристики для производителей. Ну и как обычно в авиации актуальные оценки, можно сравнивать например с алюминием или древесиной деля их модули на плотность или удельный вес. Для расчетов конечно не нужны :)

Что-то подобное встречалось в английских книжках типа - Почему мы не проваливаемся сквозь пол http://www.school2-lgov.ru/images/DOCS/Pochemu_mu_ne_provalivaemsia_skvozi_pol_Gordon_Dg.1.pdf:)

Edited by Fedor

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 80   Posted (edited)

В госте какие-нибудь выдумки в поисках новизны с актуальностью каких-нибудь аспирантов - докторантов

ГОСТ 55072 от 2012 года есть перевод 1:1 британского стандарта BS 4994-87, который является дополненной и переработанной версией стандарта от 73 года.

post-29001-0-26771900-1476786995_thumb.jpg

Там наших аспирантов слава богу нет. Далее историю не знаю, но знаю, что с композитами и нормами для них буржуи начали возиться с 50х годов, активно всё это развивалось с 70х годов прошлого века. Так что наши как раз подоспели и хорошо, что особо своего не напридумывали.

Edited by johntokarev

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



  • Сообщения

    • Борман
      Зависит от положения шарика в дырке.
    • chatjokey
      ВЗДун номер 2 оторванный от реальности.   Показать содержимое   Hide   прям секрет секрет.
    • Ljo
      Форма 2+2 см. предыдущий пост от своего. Второй вариант предпочтительней на мой взгляд.
    • Jesse
      @Борман по идее если просто сделать, то шарик движется только под компонентой силы тяжести Земли    mx''=GmM/R^2, где всё константа кроме R(t), зависящей от времени. Начальные условия есть, но надо как-то задать вручную функцию радиуса по времени, чтобы напрямую интегрировать. Можно задать квадратично, а точнее параболу..
    • Vova
      Двоем, это нормально. Все так делают. 
    • Чингачгук
      эти голышом работать будут... пританцовывая...    
    • Ljo
      Уточню о программах:   1) Revit. 2) Tekla Structures 3) Revit Architecture Скорее всего человек на транслите писал.
    • Ljo
      Вот и прикинь, гаражный, что люди давненько лет так 15-20 только по 3Д-моделям работают, но для тебя это фантастика. А если бы ты ещё и с листовым металом работал, то за чертежи с развёртками тебя стали бить по рукам у нас.  А теперь раскрой секрет, зачем тебе циферки в чертеже на допуски? Может ты 3Д-модель в середине допуска рисуешь заново по чертежам или только со стойки карманы обрабатываешь? Квадратный карман как сделал? ;)
    • chatjokey
        ВЗДун номер 2?
    • Ljo
      Мешанина будет у вас в бумажном виде, у меня вообще 3Д-модели забирают, а не чертежи. И даже в далёкий Китай исключительно 3Д-модели уходили, а ведь собирались живьём с необходимым допуском на каждом втором размере ±0,01. Но эта тема не для гаражей... в гаражах должны делать и не возникать, иначе не им будут отдавать заказы, порушите своими нововведениями бизнес-модель. Я просто смотрю на корпус мышки и думаю как это вы подобную деталь отфрезеруете без полей допусков в чертеже, да и как угодить чертежом вам.