Сильфонный компенсатор

[Talleyran 0]

Здравствуйте!

 

Прошу помощи по анализу сильфона. Сильфон многослойный  48-10-0,2х4 по ГОСТ 21744-83 из нержавейки. По ГОСТУ ход на сжатие допустимый 7,5 мм в реальности при смещении на 1 мм получаю силы превышающие упругие деформации.

Пробовал и статическую и нелинейную задачу, результат такой же.

 

Что я делают не так? Спасибо.

 

Файл модели с расчетом

Сильфон.rar

[execut1oner 11]

если повысить придел текучести?

[Talleyran 0]

Ну это не выход, он же нормально работает будучи сделаный из данного материала. Тут вопрос именно к расчету, или модели или алгоритму...

[Makarrr 15]

Осмелюсь спросить: а как вы учитываете многослойность сильфона? А напряжения высокие из за того, что у вас стенка сильфона - одно целое, без учета слоев. Аналогия - стальной канат: вы его можете в узел завязать и он потом легко выпрямится, а стержень аналогичного диаметра так скрученным и останется. Так что успехов в нелегком деле борьбы с SW.

 

ЗЫ. Силы не могут превышать деформации

[Talleyran 0]

Да, Вы правы, многослойность я не учитываю и действительно если толщину сильфона сделать минимальной результаты будут более правдоподобные.

 

Но к сильфону я пришел от проверки компенсирующей способности одинарной линзы, что по ОСТ 34-10-569-93, которая имеет осевой ход 5 мм, и с ней у меня та же проблема. Но линза изготавливается из двух штампованных половинок из листа толщиной 2,5 мм и никкой многослойности.

 

 

 

 

ЗЫ. Силы не могут превышать деформации

Это логично, но как это практически можно использовать? )

[Makarrr 15]

А как ваша линза крепится в реальности и как закреплена в модели?

[Talleyran 0]

В модели одна кромка фиксирована, вторая двигается на требуемое расстояние по оси. В реальности обе кромки привариваются к обечайке, которая может иметь подвижность в осевом направлении в условиях нагружения температурой и давлением.

[Makarrr 15]

Еще дурная мысль: у вас в линзе толщина разная, в соотвтествии с ОСТом?

[Talleyran 0]

А где там разная толщина в самой линзе? разве что локальные утонения в местах гиба, но вряд ли это так глобально влияет...

[Makarrr 15]

Хорошо, а как жесткость смоделированной линзы согласуется с ОСТом? (Для справки: жесткость получается делением осевой реакции в заделке на величину смещения подвижной кромки)

[Talleyran 0]

Жесткость не согласуется, да

получается при ходе на сжатие 5 мм - 3567 Н по оси Х, соответственно 712 Н/мм.  Заявленная в ОСТ - 1285 Н/мм

[Makarrr 15]

А жесткость - это толщины. Так что делайте выводы о невлияющих локальных утонениях/утолщениях. Либо, как вариант, что-то в постановке задачи не так: например после больших пластических деформаций (штамповка) модуль товарища Юнги несколько отличается от привычного 2,1е5 МПа, причем это отличие локально, как и изменение толщины.

 Как-то так. Хотя задачка интересная.

[Talleyran 0]

Спасибо за совет, покручу модель еще!

[Борман 2 375]

получается при ходе на сжатие 5 мм - 3567 Н по оси Х, соответственно 712 Н/мм.  Заявленная в ОСТ - 1285 Н/мм

 

Ну во первых, вы считаете четвертинку, поэтому 712*4=2848.

 

Во вторых (не знаю конечно всех тонкостей), но странно, чтоу вас нет реакции на плоскостях симметрии. Вы там ставили условие симметрии ???

[Talleyran 0]

Да Вы правы, забыл помножить на 4, получается жесткость в два раза выше нормированной.

Условия симметрии заданы это видно по реакциям в направлениях У и З.

 

Для верности посчитала линзу цельную

 

Если у кого-то есть возможность и время, просьба сделать расчет линзы в Ансисе или ином пакете. Геометрия в файле, условия нагружения – осевое сжатие на 5 мм,  материал сталь 12Х18Н10Т или аналог. Толщина линзы 2,5 мм. Формат в архиве - STEP

Линза-3.rar

[Victoria 104]

В другом пакете получилось примерно 2600Н/мм (но это пока проба пера, могут быть ошибки).

Эта величина примерно соответствует приведенной выше 2848.

Задача решалась в динамике, поэтому и другое значение. Желательно еще раз проверить

геометрию и таблицу ОСТ-а. 

А что означает в этой таблице условное давление 0.6 МПА?

 

 

посчитала

 

забыл

Мальчик или девочка?

[Борман 2 375]

Задача превратилась в задачу со звездочкой. Только что прикинул в Ансисе и в оболочке и в осесимметричке. Ответ одинаковый : 1см =   38267Н

 

 

А какой максимальный диаметр компенсатора, который рассчитывается?

 

th=2.5e-3

d1=0.104+th

d2=0.259-th

[Борман 2 375]

Берите кому надо 

th=2.5e-3
d1=0.104+th
d2=0.259-th

/prep7

k,,d1/2,0
k,,d1/2,0.003+0.018
k,,d2/2,0.003+0.018
k,,d2/2,0.035

l,1,2
l,2,3
l,3,4

lfillt,1,2,0.018
lfillt,2,3,0.014

k,,0,0
k,,0,0.1

AROTAT,all, , , , , ,3,8,360,4, 

[kristeen 355]

Задача превратилась в задачу со звездочкой.

Значение жесткости в ОСТе наверняка определяли экспериментально.

Если использовать нелинейный материал и построить зависимость жесткости от перемещения, то более-менее сходится:

(Брал геометрию @Борман'a)

Параметры материала:

! *** Steel Nonlinear ***
MP,DENS,1,7.85e-09,	! tonne mm^-3
MP,EX,1,200000,		! tonne s^-2 mm^-1
MP,NUXY,1,0.3,

TB,BISO,1,1,		! bilinear isotropic hardening
TBDATA,1,250,1450	! Yield Stress = 250 MPa, Tangent Modulus = 1450 MPa

Результаты расчета полулинзы (для полной линзы деформации нужно умножить на 2):

Файл epto1 3 (I).txt

	Deformation Y [mm]	Force Reaction (X) [N]	Force Reaction (Y) [N]	Force Reaction (Z) [N]	Force Reaction (Total) [N]	
1	0.1			0.			597.6			0.			597.6	
2	0.2			0.			1185.9			0.			1185.9	
3	0.3			0.			1765.2			0.			1765.2	
4	0.4			0.			2335.9			0.			2335.9	
5	0.5			0.			2898.3			0.			2898.3	
6	0.6			0.			3452.8			0.			3452.8	
7	0.7			0.			3999.8			0.			3999.8	
8	0.8			0.			4539.5			0.			4539.5	
9	0.9			0.			5072.4			0.			5072.4	
10	1.			0.			5598.7			0.			5598.7	
11	1.1			0.			6115.6			0.			6115.6	
12	1.2			0.			6580.			0.			6580.	
13	1.3			0.			7019.3			0.			7019.3	
14	1.4			0.			7420.2			0.			7420.2	
15	1.5			0.			7782.5			0.			7782.5	
16	1.6			0.			8112.2			0.			8112.2	
17	1.7			0.			8377.1			0.			8377.1	
18	1.8			0.			8614.4			0.			8614.4	
19	1.9			0.			8834.6			0.			8834.6	
20	2.			0.			9031.1			0.			9031.1	
21	2.1			0.			9192.6			0.			9192.6	
22	2.2			0.			9339.8			0.			9339.8	
23	2.3			0.			9468.7			0.			9468.7	
24	2.4			0.			9585.5			0.			9585.5	
25	2.5			0.			9696.4			0.			9696.4	
26	2.6			0.			9802.7			0.			9802.7	
27	2.7			0.			9905.2			0.			9905.2	
28	2.8			0.			9999.7			0.			9999.7	
29	2.9			0.			10085			0.			10085	
30	3.			0.			10157			0.			10157	
31	3.1			0.			10222			0.			10222	
32	3.2			0.			10285			0.			10285	
33	3.3			0.			10346			0.			10346	
34	3.4			0.			10405			0.			10405	
35	3.5			0.			10464			0.			10464	
36	3.6			0.			10522			0.			10522	
37	3.7			0.			10580			0.			10580	
38	3.8			0.			10639			0.			10639	
39	3.9			0.			10698			0.			10698	
40	4.			0.			10755			0.			10755	
41	4.1			0.			10813			0.			10813	
42	4.2			0.			10870			0.			10870	
43	4.3			0.			10926			0.			10926	
44	4.4			0.			10983			0.			10983	
45	4.5			0.			11040			0.			11040	
46	4.6			0.			11097			0.			11097	
47	4.7			0.			11153			0.			11153	
48	4.8			0.			11208			0.			11208	
49	4.9			0.			11261			0.			11261	
50	5.			0.			11315			0.			11315	

Анализ этих результатов:

 

Походу, чтобы выдать значение в кН/см, эту линзу и гнули на 1 см..

PS

Только что прикинул в Ансисе и в оболочке и в осесимметричке. Ответ одинаковый : 1см =   38267Н

Чтотт у меня на той же геометрии и E=2e5 MPa, mu=0.3 получилось 30119 N/cm 

[Victoria 104]

В динамике при более плавном нагружении получилось примерно 31400 Н/см.

Однако с некоторого момента времени  происходит переход с линейной зависимости перемещения от прикладываемой силы на нелинейную. Значение 31400 получено при линейной экстраполяции.