Сравнение эскпериментальных данных с результатами теоретических расчетов

[BlackWolf 15]

Добрый день, Уважаемые пользователи форума!

 

    Возник следующий вопрос: есть ли в  свободном доступе ресурсы (книги, статьи, вестники, отчеты и т.п.), в которых бы сравнивались результаты теоретических исследований по теории упругости (прочности, пластичности, термопрочности, устойчивости и т.д и т.п.) с экспериментом. Больше всего интересуют простые типы нагружение, которые обычно описываются в классических учебниках по теормеху и сопромату. Т.е. есть у нас к примеру консоль со сосредоточенной нагрузкой и хочется видеть график показывающий результаты расчета и эксперимента и то же в табличном виде ну и тому подобное.

    Зачем это надо: я как конструктор ежедневно применяю в своих расчетах мат. модели, которые предлагают различные стандарты, учебники, справочники и т.д. и все бы хорошо, но оценить хотя бы качественно корреляцию этих моделей с реальностью без эксперимента я не могу (и что самое интересное - НИ ОДИН учебник или стандарт про это даже не упоминает!), а без этого доверия ко всем этим вычислительным методам у меня падает.

    В качестве примера привожу две книги с таким сравнением - в приложении Книги.zip.

 

P.S. Хотел бы добавить, что мне абсолютной все равно какое конкретно исследование проводится, главное что бы были экспериментальные данные. Ни а какой чистоте эксперимента тоже речи не идет, т.е это могут быть любые записи с конкретными числам, лишь бы было приблизительно понятно в каких условиях, что проверялось.

Изменено 31 августа 2014 пользователем BlackWolf

[Fedor 1 597]

Есть же много аналитически решенных задач теории упругости на которых можно проверить численные методы если хочется. Экспериментов по проверке теории упругости было множество. Особенно с изобретением тензодатчиков. Есть книжка Петерсона Коэффициенты концентрации напряжений. Там многие результаты экспериментальные. Можете лично проверить коль есть сомнения. Ну и в книжках докомпьютерных времен много экспериментальных результатов можно найти.  Я лично клеил сотни датчиков и обрабатывал результаты измерений. Теория упругости очень надежна, можете не сомневаться :)

[BlackWolf 15]

Аналитическое решение меня вообще не интересует в данном случае, т.к. оно получено как решение мат.модели (а мне нужно подтверждение адекватности самих моделей)... Я не знаю где этих проверок было множество, но конкретно каких либо отчетов я не нашел (ни в интернете, ни в библиотеках, а в НИИ у меня доступа нет). Так же у меня, к сожалению, нет лаборатории для проведения тензометрии и тому подобного (можно только ждать пока сломается какое-нибудь изделия и его дадут изучить:).

То что этих источников много я не сомневался, но вот в свободном доступе (в интернете) я их не нашел (от слова вообще, такое ощущение, что такие книги преданы анафеме). Поэтому я и пошел просить с мира по нитке...

А вот с этим "...Теория упругости очень надежна, можете не сомневаться" я в корне не согласен. Все современные расчеты носят чисто условный характер и если есть более менее сложное напряженное состояние, расчет превращается просто в рулетку - угадал не угадал.... Именно поэтому верить формальным расчетам никогда и ни при каких обстоятельствах нельзя (особенно это касается машиностроения, где любой расчет - чистая фикция и к реальности относится чуть меньше чем никак).

[tmpr 27]

Именно поэтому верить формальным расчетам никогда и ни при каких обстоятельствах нельзя (особенно это касается машиностроения, где любой расчет - чистая фикция и к реальности относится чуть меньше чем никак).

Извините, а в чём тогда смысл темы? Убедиться в отсутствии статистической зависимости?

 

 

Comparative Analysis of Tooth-Root Strength Using ISO and AGMA Standards in Spur and Helical Gears With FEM-based Verification - тут не совсем экспериментальные данные, но прочностные расчёты передач во многом эмпирические, может сойдёт?

 

Dynamikgerechter Entwurf von Werkzeugmaschinen- Gestellstrukturen.  Frank Albertz 1995

 

Вообще в современных книжках достаточно материала - особенно про динамику.

Изменено 31 августа 2014 пользователем tmpr

[electric_retard 4]

https://www.google.ru/#newwindow=1&q=gissmo+lsdyna

Смотрите презентации, там как раз эксперименты и сложное нрагружение. Например: http://www.autosteel.org/~/media/Files/Autosteel/Great%20Designs%20in%20Steel/GDIS%202014/Sriram%20Sadagopan.pdf

Эксперименталки море, плохо ищете.

Изменено 31 августа 2014 пользователем electric_retard

[BlackWolf 15]

 

Именно поэтому верить формальным расчетам никогда и ни при каких обстоятельствах нельзя (особенно это касается машиностроения, где любой расчет - чистая фикция и к реальности относится чуть меньше чем никак).

Извините, а в чём тогда смысл темы? Убедиться в отсутствии статистической зависимости?

 

Нет, это скорее крайне грубая попытка оценить насколько далеки результаты теоретических расчетов от экспериментальных данных в наиболее часто встречающихся типах нагружения, деталей и конструкций, что бы хотя бы ориентировочно представлять насколько модель далека от реальности и насколько она чувствительна к изменениям в тех условиях, которыми она определяется (т.е хочется найти экспериментальные подтверждения адекватности мат.моделей и границы их применимости).

Очень показательна в этом книга "Температурные напряжения в машинах и котлах. Волский М.И". Он в ней экспериментально доказывает тезисы:

Детали машин разрушаются не от статических и динамических

нагрузок, а от температурных напряжений, возникающих в металле

из-за резких перепадов тепла по толще деталей.

2. «Усталость металла» при объяснении причин излома — термин

искусственный: поломки деталей происходят не от так называемой

усталости, а от высоких местных напряжений, основной причиной которых

являются резкие температурные перепады.

3. Изломы коленчатых валов происходят не от усилий, действующих

по шатуну, а большей частью от осевой сжимающей силы, возникающей

из-за недостаточной величины монтажного зазора между

щекой кривошипа и вкладышем подшипника.

 

Когда я прочитал эту книгу и книгу про расчет сварных швов с учетом концентрация (обе есть в моем первом посте), я понял, что мое доверия к чисто абстрактной науке, оторванной от реальности абсолютно не обосновано и требует экспериментального подтверждения...

[electric_retard 4]

Следуя первому пункту: в отсутсвие температурного градиента разрушение невозможно?

На нобелевскую премию тянет.

[BlackWolf 15]

Comparative Analysis of Tooth-Root Strength Using ISO and AGMA Standards in Spur and Helical Gears With FEM-based Verification - тут не совсем экспериментальные данные, но прочностные расчёты передач во многом эмпирические, может сойдёт

Большое спасибо! Наряду с остальными ссылками (Fedor, tmpr electric_retard) то что надо!

Следуя первому пункту: в отсутсвие температурного градиента разрушение невозможно?

На нобелевскую премию тянет.

Все же думаю сначала надо книгу прочесть, что бы понять условия, при которых эти тезисы озвучены, а потом рассуждать, кому и за что нобелевку довать...

[etcartman 23]

Мне кажется что вы тут путаете божий дар с яичницей. Теорию упругости, напряжения, и собственно разрушение чего то.

Теория упругости очень точно описывает НДС любых достаточно крупных и однородных тел. Проверять на опыте ее можно только в контексте сверки расчетной схемы с тем, что вы о ней предполагаете.

Разрушение стоит особняком вообще и предметом ТУ не является. Усталостное разрушение - очень сложное явление например.

Нагрузка, разгрузка, накопление пластических деформаций, температурные деформации и напряжения и так далее.

Просчитать все это зачастую можно только приблизительно пока и даже к самым точным расчетам применяется Кзапаса по циклам не менее 3.

Вот хорошая книга на эту тему http://dwg.ru/dnl/4395

и возможно эта

http://dwg.ru/dnl/5113

То есть: знание НДС не всегда помогает выяснить и точно рассчитать предельные случаи (то есть то, что нужно именно инженеру).

Изменено 31 августа 2014 пользователем etcartman

[BlackWolf 15]

Мне кажется что вы тут путаете божий дар с яичницей. Теорию упругости, напряжения, и собственно разрушение чего то.

Теория упругости очень точно описывает НДС любых достаточно крупных и однородных тел. Проверять на опыте ее можно только в контексте сверки расчетной схемы с тем, что вы о ней предполагаете.

Разрушение стоит особняком вообще и предметом ТУ не является. Усталостное разрушение - очень сложное явление например.

Нагрузка, разгрузка, накопление пластических деформаций и так далее. Просчитать все это можно только приблизительно пока и даже к самым точным расчетам применяется Кзапаса по циклам не менее 3.

Вот хорошая книга на эту тему http://dwg.ru/dnl/5113

    Да, вы правы, тут я все в кучу свалил. Я согласен с тем, что "...Проверять на опыте ее можно только в контексте сверки расчетной схемы с тем, что вы о ней предполагаете." но тут именно проблема в том, что не ясны четко границы того, что я могу предполагать о расчетной схеме (на это я часто слышу ответ - с опытом мол поймешь, а пока делай как здесь написано)...

[tmpr 27]

не ясны четко границы того, что я могу предполагать о расчетной схеме

поэтому надо быть специалистом в предметной области, а не просто расчётчиком. Тогда и модели будут адекватные.

[BlackWolf 15]

 

не ясны четко границы того, что я могу предполагать о расчетной схеме

поэтому надо быть специалистом в предметной области, а не просто расчётчиком. Тогда и модели будут адекватные.

 

Я конструктор и изделия у меня из разных областей машиностроения, поэтому мне нужна пусть не точная, но ясная картина применимости мат.моделей их границы и ограничения (к примеру я не могу доверять снипу на металлоконструкции только потому что это стандарт, мне нужно своими глазами видеть, что он сходится с экспериментом; я не доверяю стандартным инженерным расчетам деталей машин, т.к. в угоду простоте много важных параметров опускается, короче я вообще никому не доверяю :-). Конечно, мне приходится их использовать, надеясь, что коэф. запаса прочности все покроет, но рано или поздно такая вера подведет под уголовку за упавшую на голову работяге железяку...

 

P.S. С утверждением полностью согласен, и к конструктору это вообще тоже применимо, но знать поведение как можно большего кол-ва моделей жизненно важно (в том числе из смежных областей) иначе начинается подгонка реальных данных под модель, что мягко говоря не лучшая идея...

Изменено 31 августа 2014 пользователем BlackWolf

[etcartman 23]

но тут именно проблема в том, что не ясны четко границы того, что я могу предполагать о расчетной схеме

 

Расчетная схема и ее выбор по крайней мере решаемы сейчас без привлечения экспериментов. У вас есть тело к которому приложены ГУ. Если сомневаетесь - можете строить важе тело целиком, всю сборку, с контактами и прочим. Поскольку то что люди рассчитывают как правило известно и рассчитано много раз (типа валов и пр) то схему можно упростить чаще всего, выдернув деталь и приложив к ней реакции взаимодействия с другими деталями как внешнюю нагрузку.

Даже если вы сделаете это не совсем верно в деталях - работает принцип Сен-Венана, согласно которому на удалении от приложенных ГУ для напряжений играет роль только их статический эквивалент в общей картине. А эта задача (статический расчет и решение уравнений равновесия) вообще очень проста и на 100% подтвердится любым опытом.

Изменено 31 августа 2014 пользователем etcartman

[Борман 2 375]

Когда на соответствующих. Кафедрах начинается введение в специальность всяческим лабораторным работам уделяют много часов. Там вам и растяжение и сжатие и балка и пластина с дыркой. И сила и момент и тензорезистр и интерференция волн и проч.

[BlackWolf 15]

Когда на соответствующих. Кафедрах начинается введение в специальность всяческим лабораторным работам уделяют много часов. Там вам и растяжение и сжатие и балка и пластина с дыркой. И сила и момент и тензорезистр и интерференция волн и проч.

Вы считаете, что этого вполне достаточно для доверия к теории со стороны инженера? Я так и не смог получить 9.8 м/с^2 на лабе по закону тяготения; сварной шов у меня рвался в 5 разных местах в 5 одинаковых экспериментах; Диаграмма растяжения образца была лишь качественно похожа на диаграмму из учебника... Короче, не знаю, что вы хотели сказать, но лабы это лабы, а практика - это не лабы...

[etcartman 23]

Я так и не смог получить 9.8 м/с^2 на лабе по закону тяготения

 

как не смогли? с маятником?

так вы в следующий раз не найдете на карте Берингова пролива.

[BlackWolf 15]

Кстати, очень показательный пример разницы в результатах при разных условиях, методах проведения, точности измерений и тому подобном... Это так же показывает насколько важно правильно оценивать модель (условия в которых были получены 9.8 отличались от тех в которых мы считали, поэтому относительно нашей модели полученное значение полностью отвечает заданным условиям и ГУ)...

Мне кажется мы отклонились от основной темы... Если у кого-нибудь есть материалы с экспериментальными результатами по теории упругости, прочности, разрушения, усталости и т.д. и т.п. и их можно выложить в свободны доступ, то хотя бы один конструктор был бы вам очень благодарен за помощь...

Изменено 31 августа 2014 пользователем BlackWolf

[etcartman 23]

Кстати, очень показательный пример разницы в результатах при разных условиях

 

Ну с маятником - совершенно детский опыт. Берете нитку и груз, измеряете длину и количество колебаний, подставляете в формулу Гюйгенса T=2Pi(L/g)^0.5 и по этой же формуле находите дифференциал и возможную ошибку. Это школьный учебник не помню за какой класс

Со швами естественно сложнее - да, пять раз вы испытываете и 5 раз по разному. Статическое нагружение, циклическое (да причем есть мягкое и есть жесткое). Дефекты сварки, разброс прочностных характеристик.

Тут важно не смешивать - теория упругости как раз работает прекрасно. А прочность понятие вообще очень широкое, нет одной универсальной формулы или методики. В каждом приложении есть своя собственная. В последние годы все с придыханием говорят про всякие ансисы и прочие вещи, как о панацее от всего. А что ансисы? НДС - да, разрушение - только косвенно. А точно не будет никогда - ясно же уже. Дефекты разные в разных местах, условия нагружения на практике сильно варьируются. Вот собственно альтернативы инженерным методам, те что существовали и 100 лет назад c "допускаемыми напряжениями" - альтернативы этому нет и не будет пока сами способы производства не поменяются коренным образом.

Экспериментальные данные соответственно тоже на все случаи жизни не соберешь, да и хватает тех что даже приведены в вузовских учебниках и справочниках.

просто старайтесь делать конструкции живучими. чтобы не прилетело по голове сразу.

Изменено 31 августа 2014 пользователем etcartman

[Fedor 1 597]

Вы почитайте у Крылова в Моих воспоминаниях, что он считал экспериментом в механике :)

 

Кроме того, открою тайну экспериментаторов - тензодатчики тарируются по задачке теории упругости. Даже просто сопромата на балочке. Смекаете ? :)

[sm9h 3]

Изменено 22 ноября 2014 пользователем sm9h