Расчет на термоцикловую усталость и длительную прочность.

[Iurii93 1]

Здравствуйте.

Стоит задача смоделировать следующие условия или их часть. Есть деталь, во время эксплуатации подвергающаяся следующим нагрузкам: стесненное расширение и сжатие из-за нагрева и охлаждения + работа под действием постоянной растягивающей силы.

Целью является определить расчетное сечение и число циклов до разрушения. Хорошо бы еще было соделировать рост термоусталостных трещин. В настоящее время число циклов при малоцикловых нагрузках определяется по модели Коффина-Мэнсона.

Мой опыт использования CAE - можно сказать нулевой. Пытался выбрать среду для моделирования, но рассмотрения похожих задач не нашёл. С чего посоветуете начать?

[Борман 2 375]

Пытался выбрать среду для моделирования, но рассмотрения похожих задач не нашёл.

Ничего особенного в этой задачи нет. Любой софт доведет решение до одного и того же места. Дальше нужно будет придумывать что-нибудь.. а может и нет.

 

С чего посоветуете начать?

Берите софт. По популярности можете судить по кол-ву тем в той или иной ветке :) Так вот, берите софт, и рисуйте модель.  

[a_schelyaev 366]

Не берите софт. Берите методику. Поэтому обзванивайте поставщиков Abaqus, Ansys и MSC и задавайте вопросы.

[Iurii93 1]

Ничего особенного в этой задачи нет. Любой софт доведет решение до одного и того же места. Дальше нужно будет придумывать что-нибудь.. а может и нет.

До какого места софт доведет решение? Я спрашиваю, т.к. хотел узнать на какие результаты вообще можно рассчитывать в моделировании этой задачи.

 

Берите софт. По популярности можете судить по кол-ву тем в той или иной ветке :) Так вот, берите софт, и рисуйте модель.

 

По популярности, я так понял, Ansys'у нет равных )
У меня был установлен SolidWorks и, например, в нём, в SW Simulation в блоке Fatique Study я вообще не нашел возможности задать циклическое изменении температуры, как функцию от времени.

Не берите софт. Берите методику. Поэтому обзванивайте поставщиков Abaqus, Ansys и MSC и задавайте вопросы.

В принципе, методика обсчёта есть. В случае термического переменного нагружения берется модель Коффина-Мэнсона, а долговечность по статической прочности считается через параметр Ларсена-Миллера. 

Можно сказать, что вместо звонка производителем я написал сюда. Возможно, здесь найдутся люди, решавшие какие-то схожие задачи, подскажут в каком направлении двигаться.

[Борман 2 375]

До какого места софт доведет решение? Я спрашиваю, т.к. хотел узнать на какие результаты вообще можно рассчитывать в моделировании этой задачи.

В моем понимании, от софта надо получить распределение деформаций (напряжений) по циклу. Если большая пластика, то посмотреть на упрочнение.. Ну а потом врукопашную по Коффинам-Менсонам и вперед...

 

 

По популярности, я так понял, Ansys'у нет равных )

Да... прислали на днях стоимость поддержки лицензий. Чуть было ИТ-начальников не сняли с должностей...

 

не нашел возможности задать циклическое изменении температуры, как функцию от времени.

Не падайте духом. Проблема не в софте, а в

опыт использования CAE - можно сказать нулевой

 

какие-то схожие задачи

Все задачи МКЭ похожи... на те что есть в тьюториалах...

[Iurii93 1]

В моем понимании, от софта надо получить распределение деформаций (напряжений) по циклу. Если большая пластика, то посмотреть на упрочнение.. Ну а потом врукопашную по Коффинам-Менсонам и вперед...

А учитывается ли в программах накопление повреждений, трещинообразование? Может быть есть литература на эту тему через призму МКЭ? Дело в том, что основной частью работы является эксперимент, а моделирование почти что "для себя". Вот и хотелось сравнить результаты.

 

Да... прислали на днях стоимость поддержки лицензий. Чуть было ИТ-начальников не сняли с должностей...

Мы пока бедные аспиранты, на не до ли... )

Все задачи МКЭ похожи... на те что есть в тьюториалах...

Хорошо, заодно поищу примеры. Спасибо.

[Борман 2 375]

А учитывается ли в программах накопление повреждений

Есть какая=то ансисовская приблуда... DesignLife вроде.. но там тот же Мэрлин-Мэнсон.

трещинообразование

Про такое не слышал. 

 

Завтра набегут спецы... так они не то что про Мерлина-Менсона, но и про Фредди Меркури, и Элтона Джона и Борю Моисеева расскажут... те еще любители трещин.

[a_schelyaev 366]

 

В моем понимании, от софта надо получить распределение деформаций (напряжений) по циклу. Если большая пластика, то посмотреть на упрочнение.. Ну а потом врукопашную по Коффинам-Менсонам и вперед...

А учитывается ли в программах накопление повреждений, трещинообразование? 

 

 

Трещинообразование учитывается разными методами, как минимум два есть точно в Абакусе.

Накопление считается отдельными инструментами мало- или многоцикловой усталости.

В каждом инструменте свои методики и подходы.

 

По моему тут было где-то по трещинам XFEM в одном из учебных примеров

http://tesis.com.ru/software/abaqus/applian.php

[Iurii93 1]

Трещинообразование учитывается разными методами, как минимум два есть точно в Абакусе. Накопление считается отдельными инструментами мало- или многоцикловой усталости. В каждом инструменте свои методики и подходы.   По моему тут было где-то по трещинам XFEM в одном из учебных примеров http://tesis.com.ru/...qus/applian.php

 

Спасибо.

Также нашёл эту тему http://fsapr2000.ru/topic/63063-rost-treschiny/ . Значит как я понял из общеизвестных надо смотреть в сторону Abaqus Simulia. Поищу ещё специальные инструменты, но чувствую, что это будет непросто )

 

[Iurii93 1]

Установил Abaqus Simulia 6.14-2. Первый же вопрос - при задании материала предлагает вручную вбивать все свойства, а готовых материалов я не нашёл. В одной из тем здесь же вы указали, что заграницей базы материалов продаются отдельно. Поиск в интернете тоже пока не дал результатов. Неужели до сих пор никто не забил туда хотя бы стали по ГОСТ? Или не хотят делиться?

[kristeen 355]

Поиск в интернете тоже пока не дал результатов.

Забавно. Про матвеб молчу.

Но даже здесь на форуме в соседней теме китайская БД материалов для абакуса выложена.

 

Но обычно это ответственность расчетчика, а не составителя БД -- вбить правильные свойства.

 

Неужели до сих пор никто не забил туда хотя бы стали по ГОСТ

Приведи эти свойства -- сразу забью

[etcartman 23]

Начните например со справочника Махутов Когаев Гусенков по расчету деталей машин

Там детально расписана методика. Базируется она на амплитудах деформаций в циклах. А программа это второй вопрос. У вас ндс термомеханической задачи. Даже в calculix - открытом клоне абакус такая задача решается довольно стандартно. Хоть стационарная хоть во времени. Да она и солидворксе не исключено что решается хотя и не уверен. У солида решатель фактически космос эм. Там должен быть стандартный набор по идее. У меня просто нет полной версии и я точно нескажу

[Iurii93 1]

Забавно. Про матвеб молчу. Но даже здесь на форуме в соседней теме китайская БД материалов для абакуса выложена.

На матвеб вы открыли мне глаза. Я имел ввиду что-то вроде Import-Material Library и там уже всё готово. 

Сейчас постепенно разбираюсь, но рисование 3D моделей после SolidWorks - просто жуть )

 

 

Начните например со справочника Махутов Когаев Гусенков по расчету деталей машин Там детально расписана методика. Базируется она на амплитудах деформаций в циклах. А программа это второй вопрос.

Наверно я не очень понятно написал. Методика уже есть. Как раз и встал второй вопрос - выбор пакета. Т.е. руками это всё уже можно посчитать, но хотелось бы всё это сравнить с результатами численного моделирования. Остановился на Abaqus пока. 

Изменено 13 апреля 2015 пользователем Iurii93

[Vova 419]

Смотрите например там: Abaqus Example Problems Guide
в примерах есть св-ва материалов.
Только с системой едениц не напутайте, там не всегда SI.

[etcartman 23]

Наверно я не очень понятно написал. Методика уже есть. Как раз и встал второй вопрос - выбор пакета. Т.е. руками это всё уже можно посчитать, но хотелось бы всё это сравнить с результатами численного моделирования. Остановился на Abaqus пока. 

 

Численное моделирование моделирует НДС а не усталость, а методики постобработки результатов - они в принципе идентичны - все оно одно S-N curve

Просто в книжке по ссылке есть как раз описание способов получения кривой (предельных амплитуд) исходя из обычных, получаемых стандартными методами, но тем не менее конкретных характеристик материала (сталей и сплавов). Обратите внимание, что брать такие вещи откуда то, с какого то сайта, не вполне корректно. В базах программ даются очень приближенные обобщенные кривые - с порядка пятикратным оверзапасом (потому что иначе сложно обобщить). Это скорее для обучения и оценки а не для реального пользования.

Две плавки не бывают одинаковыми, а результаты расчета на усталость очень чувствительны к исходным данным.

К тому же рекомендованная мной книжка прекрасно соотносится именно с численным счетом а не ручным (то есть все величины там даны именно в предположении получения НДС уточненными методами, а не по формуле F/A, как в вузовских учебниках.

Изменено 14 апреля 2015 пользователем etcartman

[JAR 28]

а не по формуле F/A, как в вузовских учебниках.

 

Только S-N кривые-то найдены по F/A.

[etcartman 23]

потому что одноосное НДС стараются сохранять при испытаниях. Но есть и другие методики кстати.

Кстати испытания на усталость (малоцикловую) наверно каждый субъект мужского пола (выросший в cccp по крайней мере) проводил в своей жизни - кто лазал по стройкам, находил проволоку и пытался ее сломать попеременным изгибанием пальцами туда-сюда.

[Vova 419]

В документации программы femfat , хорошо описаны способы определения всех требуемых значений материалов для расчета на прочность а также коэффициентов по деталям в зависимости от формы, поверхности, температуры и т.д.

[Iurii93 1]

В документации программы femfat , хорошо описаны способы определения всех требуемых значений материалов для расчета на прочность а также коэффициентов по деталям в зависимости от формы, поверхности, температуры и т.д.

Загляну и туда.

потому что одноосное НДС стараются сохранять при испытаниях. Но есть и другие методики кстати.

Кстати в ближайшем будущем планируется как раз проведение экспериментов с двуосным НДС. И тоже надо будет смоделировать.

И к указанной книгк тоже обращусь, спасибо.

[etcartman 23]

Книжка (не знаю насколько будет понятна, хотя в принципе это справочник для инженерных работников) она дает немного описания предмета.

В частности, по результатам экспериментов, кривые они могут быть разными даже формально для одного НДС (жесткое и мягкое нагружение), и в частности термическое нагружение имеет свои особенности. Книжка где то конца 80х, когда фортран уже естественно был, и численные методы активно применяли, поэтому изложение и построено на том, что вы получите (численным методом) какие то конкретные величины тензора деформаций - и далее, что с ними делать.

Кстати данная методика (по моему уже говорил) один в один передрана в ПНАЭ (вообще она делалась проектирования ВВР для, на базе экспериментов естественно).

Смоделировать данный процесс в лоб численно довольно не просто хоть в каких программах, слишком машиноемко. Практически вам надо нелинейно прогонять циклы нагружения - разгрузки (десятки-сотни тысяч), пока остаточная деформация не накопится и не достигнет предельной. На простых тестах в принципе можно.

А конечно-элементные программы - все практически без исключения, они по сути считают на основе линейного НДС, упрощенно-инженерно, на базе схематической S-N кривой (которую рекомендуется уточнять экспериментально или определять для конкретного сплава по локальным действующим нормам (ASME, ГОСТ, ПНАЭ - тысячи их)

Серийные изделия во всяком случае всегда испытывают. Иначе бы автомобиль весил не 2,5 тонны  а десяток. И самолет бы никуда не полетел.

Изменено 14 апреля 2015 пользователем etcartman