Ввод данных материала, полученных из 3-точ. теста на изгиб

[Jakut 2]

Здравствуйте.

Имеется задача: есть таблица данных (напряжение/деформация/нагрузка/перемещение/время), полученная для реального образца в лаборатории. Тест - 3-точечный изгиб, по ASTM D790 (тестируется призматический образец).

Требуется верифицировать данные реального теста с моделькой в абакусе, чтобы затем оценить работоспособность готового изделия, выточенного из заготовки, которая одновременно и тестовый образец.

Материал - полимер, армированный короткими разнонаправленными волокнами, считается изотропным.

Если тупо ввести данные по напряжению и деформации, прогнав через инструмент Calibration, то результат по графику нагрузка/перемещение сильно отличается от экспериментального.

Можно ли вообще данные изгибного теста использовать напрямую для модели материала, пусть даже для моделирования аналогичного теста, или они не годятся совсем? Или может быть есть какие-то нюансы при интерпретации данных? Спасибо

[Vova 419]

Может Вы элементы не правильные используйте? 

Материальную карту показать  можете?

 

[Jakut 2]

Элементы C3D8. На самом деле, уже пробовал разные варианты (linear/quad, full/reduced) - максимум напряжений конечно скачет, но график силы практически не меняется. Плотность сетки тоже уже на оптимальном значении, дальнейшее мельчение не дает заметных скачков в результатах.

Уточните пожалуйста, что имеется в виду под материальной картой? Данные эксперимента или то как они введены в модель? Если второе, см. приложенные картинки

 

Показать содержимое  

Hide  

Изменено 20 января 2017 пользователем Jakut

[Vova 419]

С материалом понятно, там выглядит все нормально, хотя 109,8МПа как предел прочности для полимеры высок.  
Учитывая , что кривая (load-displ) практически линеийная , это не должо сильно влиять на перемещения.  

Думаю дело в элементах, раз у Вас призматический образец, попробуйте балочным элементами.
Если же использовать элементы C3D8, то нужно как минимум 3 ряда таких элементов по толщине.  У вас в модели сколько рядов?

[Jakut 2]

Модель дважды разрезана и заданы симметрии вдоль и поперек, так что рассчитывается 1/4 модели. И в этой четвертинке 20 элементов в толщину, 19 в высоту, в длину тоже предостаточно. А с балочными элементами можно решать контактную задачу?

Немного вас поправлю: 109,8 это предел текучести, прочности еще выше.

[Vova 419]

13 минуты назад, Jakut сказал:

А с балочными элементами можно решать контактную задачу?

можно. 

13 минуты назад, Jakut сказал:

Немного вас поправлю: 109,8 это предел текучести, прочности еще выше.

да все правильно пишите.

14 минуты назад, Jakut сказал:

Модель дважды разрезана и заданы симметрии вдоль и поперек, так что рассчитывается 1/4 модели. И в этой четвертинке 20 элементов в толщину, 19 в высоту, в длину тоже предостаточно

Да элементов достаточно.
Чё там с Модулем Юнга, может он у пробы в эксперименте выше, чем тесте по ASTM D790 ?
Свойства пробы из эксперимента нельзя перепроверить?
Test Data - это расчет? 

[Jakut 2]

Да, test data это расчет. Названия графиков -от балды, первое что на ум пришло. Правильнее было бы это назвать расчетными данными, а то получилось масло масленное.

 

Модуль Юнга вычислился автоматом по экспериментальным данным через инструмент абакуса calibration->behavior. Проб было штук 7, они все достаточно близки между собой. Человек, делавший эксперименты, также получил модуль Юнга близкий к моему значению, обработав таблицы результатов (либо это машина автоматом выдала, я точно не знаю).

Я сравниваю один отдельно взятый эксперимент с расчетом по результатам напряжения/деформаций именно этого эксперимента. 

 

Хочу попробовать балочные элементы, только в документации рекомендуется соотношение размера сечения к длине балки не менее чем 1/10, а у меня размеры образца 62,5*10*3,3мм (прошу прощения, что сразу не уточнил). Это нормально?

 

Может ли еще быть проблема в чрезмерном упрощении свойств контакта? Я же беру простой набор hard + frictionless. Могло ли это дать такую существенную разницу?

[Vova 419]

39 минут назад, Jakut сказал:

Хочу попробовать балочные элементы, только в документации рекомендуется соотношение размера сечения к длине балки не менее чем 1/10, а у меня размеры образца 62,5*10*3,3мм (прошу прощения, что сразу не уточнил). Это нормально?

Покажите картинку, Вашей пробы, или выложите модель, надеюсь, она не секретная.

 

40 минут назад, Jakut сказал:

Может ли еще быть проблема в чрезмерном упрощении свойств контакта? Я же беру простой набор hard + frictionless. Могло ли это дать такую существенную разницу?

Я  бы вообще без контакта считал, сделал бы Coupling элемент и приложил бы нагрузку.
Проверьте силу контакта и  приложенную нагрузку. Они должны совпадать.
Потом силы реакции.
Ваша проба в модели как фиксируется? Так же как и в натурном эксперименте? Может там ошибка?  

[Jakut 2]

Модель не секретная. Картинки прилагаю: 1. в исходном виде, и 2. как оно смотрится в деформированном состоянии и с отзеркаливанием от плоскостей симметрии.

Образец закреплен так: симметрия от-но XY, симметрия от-но YZ, контакт с опорой и контакт с "давилкой". Фотографий эксперимента нету.

 

К давящему элементу приложено перемещение, а не сила, поэтому график я строю как раз по силе реакции RF2 на reference point "давилки" (она, а также опоры заданы жесткими телами). Сила в контакте (переменная CFN2) полностью совпадает с указанной RF2. График силы умножаю на 4, т.к. рассчитывается четверть.

 

Скрытый текст

 

Изменено 20 января 2017 пользователем Jakut

[Vova 419]

Рамеры у вас такие?
Длина пробы 62,5мм
Ширина  10,0мм
Высота 3,3мм

По картинке ширина максимум в два раза больше высоты. Там точно все ра3меры правильно?

Расстояние между цилиндрами, где лежит проба сколько?
Трение может конечно играть роль, но насверно все таки не такую большую.

Изменено 20 января 2017 пользователем Vova

[Jakut 2]

1 час назад, Vova сказал:

Рамеры у вас такие?
Длина пробы 62,5мм
Ширина  10,0мм
Высота 3,3мм

По картинке ширина максимум в два раза больше высоты. Там точно все ра3меры правильно?

 

Правильно. Вы о какой картинке? На исходной - ширина 5, но она удваивается за счет симметрии, так что на второй (отзеркаленной) - 10

Расстояние между опорами 50 мм

Трение попробовал, но разница мала и она в бОльшую сторону. На балочную модель пока времени не было, но обязательно проверю

Изменено 20 января 2017 пользователем Jakut

[Alexejswt 29]

В 19.01.2017 в 17:01, Jakut сказал:

Материал - полимер, армированный короткими разнонаправленными волокнами, считается изотропным.

Вы пишите, что у вас полимер армированный, как вы задаете армирование ?

[Jakut 2]

9 часов назад, Alexejswt сказал:

Вы пишите, что у вас полимер армированный, как вы задаете армирование ?

Вообще никак, считаю его гомогенным изотропным по свойствам материалом. В связующее вещество на этапе формовки образца просто хаотично замешаны мелкие короткие волокна. Вы считаете, это недопустимый подход?

[Alexejswt 29]

Мне кажется что надо задавать армирование, т.к. сам материал полимер имеет одни данные платичности, а армирование придает ему прочность! (хотя сам ни когда подобные задачи не решал, делал задачи с клеенной фанерой, там конечно оротропный материал , все зависило от направления волокон.)

Может быть стоит решать такую задачу как композиты, набор слоев полимер , армирование , полимер, при этом задавать свойства для каждого слоя!

[Jakut 2]

В 1/20/2017 в 12:14, Vova сказал:

Думаю дело в элементах, раз у Вас призматический образец, попробуйте балочным элементами.

С балочными элементами получилось грубовато, в близко к расчету в варианте C3D8 элементов =( (ок. 500 Н и ок. 520 Н на пике нагрузки)

Получается, с такими характеристиками материала результат достаточно достоверный. Тогда либо замеры неточные, либо материал, возможно, нельзя считать гомогенным(?)

22 часа назад, Alexejswt сказал:

Мне кажется что надо задавать армирование, т.к. сам материал полимер имеет одни данные платичности, а армирование придает ему прочность! (хотя сам ни когда подобные задачи не решал, делал задачи с клеенной фанерой, там конечно оротропный материал , все зависило от направления волокон.)

Может быть стоит решать такую задачу как композиты, набор слоев полимер , армирование , полимер, при этом задавать свойства для каждого слоя!

Спасибо за идею. Но пока у меня все равно нет характеристик материалов в отдельности. Для чистоты эксперимента постараюсь их раздобыть и посчитать такую модель.

 

 

[Vova 419]

Я посчитал с Вашими размерами пробы и получилось примерно как на графике выше, очень похоже . Считал Shell элементами. 

Дело скорее в материале . 

 

[Jakut 2]

12 часа назад, Vova сказал:

Я посчитал с Вашими размерами пробы и получилось примерно как на графике выше, очень похоже . Считал Shell элементами. 

Дело скорее в материале . 

 

спасибо

[Victor_M 30]

посмотрите описание новых возможностей 2017 - там вроде бы именно такой "композит" описывают ....

 

[Jakut 2]

Прошу прощения за задержку. Задача более-менее решена: попробовал пересчитать весь массив данных напряжение/деформация по данным в стандарте ASTM 790 формулам (через усилие и перемещение "давителя", соответственно, значения которых принимаем достоверными). Полученные цифры отличаются очень существенно от тех, которые рассчитал софт аппарата, так что и линейная часть более пологая, и пластическая не так высоко задрана. Попробовал посчитать как с полным набором данных (заданных через инструмент calibration), так и с простой билинейной моделькой. Первая немного уходит в отрыв на пластической части, вторая совпадает очень хорошо по всей длине. Для примера прилагаю графики для двух  из семи экспериментов.

 

to Victor_M: спасибо за информацию, но пока нет возможности воспользоваться 2017-й версией

 

Скрытый текст

Эксперимент номер 1

 

 

 

Эксперимент номер 7