Субмоделирование

[dolivanov 7]

А кто подскажет по субмоделированию?

Делаю расчет для полной модели (оболочки или в 3D - неважно, результат в итоге один). Вырезаю часть модели в области со сварным швом. Связываю проекты, как положено, задаю поверхности, по которым передаются перемещения с полной модели на ее часть.

Далее получаю решение для части модели. По перемещениям все верно. А с напряжениями возникают вопросы. Почему-то на поверхностях, по которым передаются перемещения, возникают очень большие напряжения. Это нормально или нет? Причем такое только для модели котла. Если же брать простую тестовую модель двух патрубков, то картина с напряжениями логична и понятна.

Сколько видел роликов по субмоделированию, такого почти ни у кого не встречалось, только у господина Соклакова было что-то подобное при расчете фермы, но он это никак не комментирует.

Прикладываю картинки с расчетами.

Сначала тестовая модель для двух соединяющихся патрубков. 

Вторая картинка - моя модель котла с проблемой в напряжениях (выделены желтыми овалами).

Заранее спасибо.

[piden 2 874]

Во втором случае на субмодели на торце ставите условие симметрии или переносите перемещения из полной модели?

[Guterfreund 75]

В сабмодели должны быть приложены все нагрузки из большой модели, включая перемещения по торцам: это и давление и собственный вес и пр. Если все сделано верно, забейте на эти напряжения. Я бы с краев отрезал участки размером толщин 5-10 и для них не выводил бы результаты в постпроцессоре...

Обычно для сабмоделей вырезают не такие большие куски, а несколько меньшие, ближе к зоне сварного соединения. У перехода от шва к основному материалу важна густая сетка, дальше так мельчить не обязательно. Я надеюсь, Вы там, хотя бы, радиус 1.0 мм на переходе задали?

[piden 2 874]

Еще вопрос: на полной модели шов присутствует?

Полная модель - оболочками, так?

Изменено 5 июля 2016 пользователем piden

[dolivanov 7]

В сабмодели должны быть приложены все нагрузки из большой модели, включая перемещения по торцам: это и давление и собственный вес и пр. Если все сделано верно, забейте на эти напряжения. Я бы с краев отрезал участки размером толщин 5-10 и для них не выводил бы результаты в постпроцессоре...

Обычно для сабмоделей вырезают не такие большие куски, а несколько меньшие, ближе к зоне сварного соединения. У перехода от шва к основному материалу важна густая сетка, дальше так мельчить не обязательно. Я надеюсь, Вы там, хотя бы, радиус 1.0 мм на переходе задали?

Радиус там, конечно, есть, он там 2 мм. Сам шов сделан фаской 3 мм.

В сабмодели указываются все грани, по которым она вырезана из полной модели. И по этим поверхностям передаются перемещения, возникшие в полной модели в результате приложения нагрузок. Нагрузки здесь только за счет изменения температуры, то есть расширения. Про то, что не выводить результаты краев сабмодели я тоже подумал. Ее можно разбить на два-три тела и выводить на экран только напряжения для одного из них, наиболее близкого к сварке.

 

Еще вопрос: на полной модели шов присутствует?

Полная модель - оболочками, так?

Полная модель оболочками, но делали и трехмерными телами. Результаты схожи, хотя, как и предполагалось, в оболочках напряжения немного меньше.

На полной модели шов не делали, конечно, его только в сабмодели создавали.

Прикладываю картинку со сварным швом.

Изменено 6 июля 2016 пользователем dolivanov

[Guterfreund 75]

Вообще, при оценке долговечности сварных швов есть определенные методики. Какой попало радиус задавать нельзя. Вы откуда взяли эти 2 мм? Вы ведь понимаете, что такого шва в жизни не будет?

А как Вы формировали корень шва? Там полный провар будет? Очень часто именно корень страдает больше всего...

[dolivanov 7]

Вообще, при оценке долговечности сварных швов есть определенные методики. Какой попало радиус задавать нельзя. Вы откуда взяли эти 2 мм? Вы ведь понимаете, что такого шва в жизни не будет?

А как Вы формировали корень шва? Там полный провар будет? Очень часто именно корень страдает больше всего...

Какой попало радиус я и не собирался задавать. Здесь я выложил просто картинку для пояснения, что шов скруглял. На самом деле, параметры шва несколько иные, тем не менее, это не меняет ничего относительно вопроса, почему на торцах сабмодели возникли повышенные напряжения.

По корню шва - провар должен быть полный.

К тому же пока неясно, какие мех свойства для шва брать. Этот вопрос еще обсуждается.

А можете ссылку на методики по оценке долговечности швов дать? Буду очень благодарен.

Изменено 6 июля 2016 пользователем dolivanov

[Guterfreund 75]

Почитать можно, например, вот это:

82937107-IIW-Recommendations-for-Fatigue-Design-of-Welded-Joints-and-Components-2008.pdf

[piden 2 874]

тем не менее, это не меняет ничего относительно вопроса, почему на торцах сабмодели возникли повышенные напряжения.

Воистину так. Тем не менее, замечания лучшеего друга могут дать новое направление обсуждению)

Вернемся же к изначальному вопросу.

При создании субмодели на границы реза переносятся поля перемещений из полной модели. В некий файл записываются координаты узлов, близких к границе реза (ну да, либо с самой границы реза, если субмодель является отдельным телом в составе полной модели), потом происходит мэппинг этого поля перемещений на новую сетку у субмодели. И вот такая штука этот мэппинг - если координата находится внтури области, с которой снимали данные, то значение переменной находится для нее интерполяцией (как и ожидалось), а если координата выходит за границы области - то в нее прописывается какое-то заданное по-умолчанию значение (в данном случае 0). Проще говоря, если в полной модели шва не было, а в субмодели он появился, то при мэппинге на эту новую геометрию пропишутся нулевые перемещения. Думаю, что происходит дальше с элементом, когда в одном узле конечные перемещения, а в соседнем узле - нулевые, вы представляете.

Теперь, обрисовав механизм странного поведения напряжений на границах, предоставлю вам возможность развить идеи борьбы с этим неприятным явлением =) Ну, или взглянув на проблему шире, подойти к проблеме определения запаса прочности сварных швов иными методами.

[dolivanov 7]

Воистину так. Тем не менее, замечания лучшеего друга могут дать новое направление обсуждению)

Вернемся же к изначальному вопросу.

При создании субмодели на границы реза переносятся поля перемещений из полной модели. В некий файл записываются координаты узлов, близких к границе реза (ну да, либо с самой границы реза, если субмодель является отдельным телом в составе полной модели), потом происходит мэппинг этого поля перемещений на новую сетку у субмодели. И вот такая штука этот мэппинг - если координата находится внтури области, с которой снимали данные, то значение переменной находится для нее интерполяцией (как и ожидалось), а если координата выходит за границы области - то в нее прописывается какое-то заданное по-умолчанию значение (в данном случае 0). Проще говоря, если в полной модели шва не было, а в субмодели он появился, то при мэппинге на эту новую геометрию пропишутся нулевые перемещения. Думаю, что происходит дальше с элементом, когда в одном узле конечные перемещения, а в соседнем узле - нулевые, вы представляете.

Теперь, обрисовав механизм странного поведения напряжений на границах, предоставлю вам возможность развить идеи борьбы с этим неприятным явлением =) Ну, или взглянув на проблему шире, подойти к проблеме определения запаса прочности сварных швов иными методами.

Спасибо. Как же я до этого не додумался.)

[dolivanov 7]

Почитать можно, например, вот это:

82937107-IIW-Recommendations-for-Fatigue-Design-of-Welded-Joints-and-Components-2008.pdf

Читал этот документ, правда так и не разобрался с эффективным радиусом, который equivalent (notch) radius. В этих рекомендациях его берут 1 мм, но написано, что это для толщин от 5 мм. Для меньших толщин следует брать 0.05 мм. По мне 0.05 мм это совсем мало, по расчетам суюмодели напряжения в шве (именно на этом скруглении) будут порядка 700 МПа. Это никуда не годится, конструкция работает, такого быть не может.

Если брать радиус 0.5 мм, то напряжения уже не превышают 340 МПа.

Кто знает, как быть с радиусом?

Металл там 3 мм толщиной, шов проваривается полностью, показан на рисунке. Катет шва берем 4 мм по данным заказчика.

Заказчик настаивает именно на 0.05 мм скруглении.(

Изменено 20 июля 2016 пользователем dolivanov