Моделирование в динамике

[N1ke72 0]

Добрый день.Необходимо смоделировать процесс ультразвуковой ударной обработки. Стержень совершает возвратно-поступательные движения (ударные) по рабочей поверхности, в результате в области сварного шва происходит перераспределение напряжений и закрытие внутренних дефектов (наклёп). Хотел бы узнать, каким модулем воспользоваться для данной задачи, и есть ли какие-нибудь примеры, либо инструкции, может кто-то занимался чем-то подобным. Частота УЗК генератора 22-28кГц, пьезопреобразователь преобразует УЗ волны в механические колебания. Спасибо!

[fzbm 44]

Добрый день! Наверно можно попробовать использовать конечно-элементные программы модулирующие динамические процессы.

Например, LS-DYNA. Можно задать механическое колебание ударника с необходимой частотой и получить напряжение в интересуемой зоне. Другое дело моделирование сварного шва, задание правильных характеристик, остаточные напряжения после сварки и др... В этом случае можно сначала получить моделированием сам сварочный шов, а вторым этапом ударные воздействия. Как вариант.

[N1ke72 0]

5 часов назад, fzbm сказал:

Добрый день! Наверно можно попробовать использовать конечно-элементные программы модулирующие динамические процессы.

Например, LS-DYNA. Можно задать механическое колебание ударника с необходимой частотой и получить напряжение в интересуемой зоне. Другое дело моделирование сварного шва, задание правильных характеристик, остаточные напряжения после сварки и др... В этом случае можно сначала получить моделированием сам сварочный шов, а вторым этапом ударные воздействия. Как вариант.

а AUTODYN не подойдёт?С лс-дюна не особо знаком.Так и планировалось,но сварной шов моделировать необходимо прямо процессом сварочным, или просто в статике?

[fzbm 44]

Наверно можно и в AUTODYN. Сварной шов можно смоделировать любым способом, главное чтобы были остаточные деформации после этого

[N1ke72 0]

2 часа назад, fzbm сказал:

Наверно можно и в AUTODYN. Сварной шов можно смоделировать любым способом, главное чтобы были остаточные деформации после этого

Остаточные деформации по сути это просто поры и включения, или какие-то полости в шве,т.е. сначала решить статику,а далее в автодюн?

[fzbm 44]

Поры и включения так просто не смоделируешь. Первый шаг это моделирование процесса сварки (любым способом), статикой я не знаю сможете ли вы смоделировать сварной шов, второй шаг это удары. Конкретно про AUTODYN и как задать сварной шов в ansys я не подскажу, не знаю

Если делать на примере ls-dyna, то сначала первый этап моделирование самого сварного шва, потом передача геометрии и остаточных напряжений во второй этап, где моделируются непосредственно ударные воздействия

[N1ke72 0]

56 минут назад, fzbm сказал:

Поры и включения так просто не смоделируешь. Первый шаг это моделирование процесса сварки (любым способом), статикой я не знаю сможете ли вы смоделировать сварной шов, второй шаг это удары. Конкретно про AUTODYN и как задать сварной шов в ansys я не подскажу, не знаю

Если делать на примере ls-dyna, то сначала первый этап моделирование самого сварного шва, потом передача геометрии и остаточных напряжений во второй этап, где моделируются непосредственно ударные воздействия

Видимо не совсем понимаю, что подразумевается под "моделировать шов". Я могу его  сделать в солидворксе с дефектами, являющимися концентраторами напряжений и импортировать в ансис?

[fzbm 44]

34 минуты назад, N1ke72 сказал:

Видимо не совсем понимаю, что подразумевается под "моделировать шов". Я могу его  сделать в солидворксе с дефектами, являющимися концентраторами напряжений и импортировать в ансис?

Наврядли у вас получится потом правильно посчитать с учетом этих заданных концентраторов, к тому же в этом случае вы не задаете остаточные напряжения

Я имел в виду что то вроде этого

https://www.dynamore.de/de/download/presentation/dokumente/download-informationstag-schweissen2016/02-2016-04-dynamore-informationstag-welding-basics.pdf

https://www.dynamore.se/en/resources/papers/dynamore-nordic-offshore-workshop-2015/welding-simulations

https://www.dynamore.se/en/resources/papers/DmN_UsersC_2016/papers/welding-analysis-in-ls-dyna_ghanadi

[N1ke72 0]

55 минут назад, fzbm сказал:

Наврядли у вас получится потом правильно посчитать с учетом этих заданных концентраторов, к тому же в этом случае вы не задаете остаточные напряжения

Я имел в виду что то вроде этого

https://www.dynamore.de/de/download/presentation/dokumente/download-informationstag-schweissen2016/02-2016-04-dynamore-informationstag-welding-basics.pdf

https://www.dynamore.se/en/resources/papers/dynamore-nordic-offshore-workshop-2015/welding-simulations

https://www.dynamore.se/en/resources/papers/DmN_UsersC_2016/papers/welding-analysis-in-ls-dyna_ghanadi

А у вас нет что-то типо самоучителей по данной теме?Язык не важен,но если был бы русский, был бы очень благодарен/

И ещё, в данных примерах лс-дюна в каких-то других пакетах рассмотрен, а то ни слова про ансис не встретил

Изменено 17 июня 2017 пользователем N1ke72

[fzbm 44]

Ls-dyna, как пример. Можно использовать и другие программы.

Ansys имеет встроенный модуль ls-dyna, и подключаемый ansys workbench ls-dyna. Но в данном препроцессоре модель сварки для ls-dyna не сделаешь.

Вообще тематика сварки (создание шва, остаточные напряжения) появилась относительно недавно и подробных примеров их использования (по крайней мере для ls-dyna) я не встречал. Может кто то на форуме решал такие примеры, может ответят

[N1ke72 0]

4 часа назад, fzbm сказал:

Ls-dyna, как пример. Можно использовать и другие программы.

Ansys имеет встроенный модуль ls-dyna, и подключаемый ansys workbench ls-dyna. Но в данном препроцессоре модель сварки для ls-dyna не сделаешь.

Вообще тематика сварки (создание шва, остаточные напряжения) появилась относительно недавно и подробных примеров их использования (по крайней мере для ls-dyna) я не встречал. Может кто то на форуме решал такие примеры, может ответят

т.е. нужен обычный ls-dyna?в свободном доступе не находил,к сожалению

[Victor_M 30]

17 часов назад, N1ke72 сказал:

Видимо не совсем понимаю, что подразумевается под "моделировать шов". Я могу его  сделать в солидворксе с дефектами, являющимися концентраторами напряжений и импортировать в ансис?

Вам пишут не о ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ дефектах, а о ФИЗИЧЕСКИХ "дефектах" - начиная от "включений" - типа пузырьков, шлака, и пр..., заканчивая микротрещинами, остаточными напряжениями, остаточными пластическими деформациями и наконец "изуродованной" кристаллической решеткой в месте сварного шва.... и пр..

 

Ведь по существу - в области сварного шва "винигрет" из огромного кол-ва областей имеющих существенную анизотропию и пр...

 

 

ВСЕ эти "неприятности" - для Вашей задачи (если я её правильно понимаю) - являются СУЩЕСТВЕННЫМИ!

 

Вам совершенно верно написали - ПЕРВОЕ - что Вам нужно сделать - это ПРАВИЛЬНО смоделировать процесс сварки, проверить результаты Вашего математического моделирования с помощью экспериментальных работ....

*** экспериментальные работы такого рода - это уже само по себе СЛОЖНО и не просто....

 

Кроме того, Вам нужно понять - КАК описать ДОСТОВЕРНОГО поведение ВАШЕГО материала (имеющего очень разные свойства в области сварного шва) при воздействии многократного нагружения, где весьма вероятно Выбранные или придуманные Вами уравнения состояния должны буду учитывать скорость деформации.....

 

мне кажется Вам не "подходящую" программу искать нужно, а искать людей - которые такой тематикой хоть чуть-чуть занимались....

начать советую с поиска ГРАМОТНЫХ металлургов и сварщиков....

а ПОТОМ - когда Вам кто-то "правильно" сформулирует задачу = нужно искать тех - кто опять же хоть чуть-чуть этой тематикой занимался - в смысле моделировал такие задачи...

 

что же касается вероятности решения такого рода задачи на уровне "шпаргалки" - то полагаю она равна НУЛЮ!

 

судя по Вашим вопросам - Вы с этой задачей точно не сможете справиться... даже в отдаленном будущем...

 

*** извините за откровенность...

 

 

В общем - если Вам нужно решение по СУЩЕСТВУ - то тут большой объем работы..... и вероятно для группы высоко квалицированых инженеров

Изменено 18 июня 2017 пользователем Victor_M

[fzbm 44]

Ls-dyna может быть как отдельная, так и в составе ANSYS. Конечна должна быть соответствующая лицензия. Решатель (ls-dyna) один и тот же. Единственно препроцессор, например, в ansys не поддерживает всех возможностей ls-dyna. Это как правило устраняется ручным редактированием или редактированием в ls-prepost (бесплатным препроцессором для ls-dyna).

Но коллега прав @Victor_M в том что не владея данными программами сразу решить такую задачу не получится, к тому же кроме этого нужны обширные экспериментальные данные, в том числе для сравнения результатов моделирования с экспериментами.

Но если есть время и желания (у вас) то постепенным освоением наверно можно решить любую задачу.

Весь вопрос в затратах либо во временных либо в финансовых.

[soklakov 1 475]

В 16.06.2017 в 15:35, N1ke72 сказал:

Стержень совершает возвратно-поступательные движения (ударные) по рабочей поверхности, в результате в области сварного шва происходит перераспределение напряжений и закрытие внутренних дефектов (наклёп).

Стержень генерирует в материале упругие волны довольно большой амплитуды. Эта амплитуда столь высока, что зерна металла дробятся и поворачиваются - внутренние напряжения релаксируют, а предел прочности увеличивается (наклеп). Полевой решатель промоделирует распространение упругих волн по материалу. Но связь между НДС в точке и изменением структуры материала - останется за пределами решателя и может быть прописана в виде некоторого соотношения, константы которого должны быть получены из эксперимента на простых образцах. Встроенные и настроенные модели, связывающие ультразвуковую обработку и изменение свойств материала, Вы вряд ли найдете в открытом доступе.

 

Очень важно подумать, какие параметры проектирования Вы собираетесь изменять, тогда, возможно, задачу удастся упростить. Если рассмотреть стержень приложенный к полуплоскости, то можно решить гармоническую задачу о вибрации. Амплитуда вибрации по мере удаления от источника будет сильно падать. Мы сможем очертить некоторую полусферы, в пределах которой упрочнение достигло требуемого уровня.

 

Далее, когда полуплоскость заменится на конкретную геометрию, мы будем наблюдать стоячие волны в металле. В некоторых местах будут провалы по амплитуде, там будет недоупрочнение. Таких мест мы хотим избежать. В таком случае задача сведется к серии гармонических расчетов, где мы будем искать такую конфигурацию воздействий на деталь, чтобы либо исключить такие провальные зоны, либо (что вероятнее) назначить такую обработку, чтобы области  от разных воздействий(стержень прикладывается в разные места) так перекрывались, чтобы "провальных" областей не оставалось.