Вал - низкорадиусный концентратор - цементация

[piden 2 874]

20 minutes ago, AlexKaz said:

чёй-то вы перешли на вы, чёй-то замышляете =)

Давно на форуме не был, слишком вежливым стал =)

[soklakov 1 475]

В 17.09.2017 в 15:12, StanislawDovnar сказал:

Может, у кого-либо есть конкретный опыт? Можно ли цементовать низкорадиусные концентраторы на практике? И поручаться за их долговечность?

Конкретного опыта у меня нет, но я очень надеюсь, что спустя какое время Вы сообщите нам результаты конкретных опытов

 

В целом, я всячески поддерживаю все Ваши соображения, поэтому даже не знаю, что ответить... ну типа "да, все ок. есть вот эти и вот эти сомнения, но можно с ними ничего не делать".

Но все же попробую изложить теоретические предпосылки.

 

Во-первых, стоит смотреть на цементированный  материал, как на другой материал с большим пределом текучести и с сильно меньшими остаточными деформациями при разрушении.

Во-вторых, допустим, что у Вас есть точное решение задачи определения НДС при пиковых нагрузках. Тем более, что, судя по всему, у Вас есть достаточно поводов так утверждать.

 

Чтобы обеспечить долговечность, Вам нужно хотя бы на коленке выполнить усталостный расчет. В пределе он делается по одному единственному графику - кривой Веллера. Вы смотрите уровень напряжений и определяете длительность жизни в циклах. Все рассуждения о несимметричности цикла можно оставить за бортом, ведь решение о цементации или не цементации, а также о величине радиуса скругления.

 

Итого: постройте кривые Веллера для цементированного и нецементированного стержня (цементация на все сечение). Это, кажется, замкнет Вам систему уравнений и позволит принять решение, стоит ли увеличить радиус, не отменить ли цементацию и так далее.

[dbarlam 184]

Guterfreund - По вашему запросу выкладываю книгу

6 долларов за экземпляр не спасут гиганта мысли. Пользуйтесь.

Если есть вопросы - постараюсь ответить

Nonlinear problems in machine design.pdf

Господа прочнисты , задачу которую вы обсуждаете я даю своим сдудентам в качестве проекта по окончанию курса (всем разное , благо Peterson богат примерами)

который я читаю по МКЭ. НО!!! - никаких TETRA - снижаю оценку безжалостно. Строим сетку для плоского сечения и вращаем ее.

при этом сетка под полным вашим контролем. Оценка решения - сошлюсь на книжку BATHE - как в допотопное время- разрыв в напряжениях на границе

и величина изменения в пределах одного элемента в зоне галтели. Это чтобы не залезать с ними в адаптивность. 

Если надо - быстро перестраиваем сетку - для плоского сечения это как 2 пальца ... (прошу прощения-навеяло)

[Guterfreund 75]

Ребята, прошу прощения за оффтоп! Не могу написать никому личное сообщение на форуме. Поле ввода сообщения не активно :(. И Админам не написать по той же причине. У всех так или у меня вечный бан на личную переписку?

[piden 2 874]

4 minutes ago, Guterfreund said:

Не могу написать никому личное сообщение на форуме.

Я тебе написал, проверь)

[soklakov 1 475]

19 часов назад, dbarlam сказал:

НО!!! - никаких TETRA - снижаю оценку безжалостно.

 

В 25.09.2017 в 09:46, StanislawDovnar сказал:

Здесь конечные элементы с квадратичной аппроксимацией перемещений. Они не так уж плохи на редких сетках

А вот и не подеретесь. И я не подстрекатель

 

К слову, современные тетры второго порядка считают корректно изгиб пластины при одном элементе по толщине. Проверено неоднократно.

 

19 часов назад, dbarlam сказал:

я даю своим сдудентам в качестве проекта по окончанию курса

Кажется, Вы не заметили, что в задаче есть цементация и необходимость оценки циклической прочности. Сетка - дело десятое, можно считать, что напряжения определены точно.

[soklakov 1 475]

20 часов назад, dbarlam сказал:

Это чтобы не залезать с ними в адаптивность. 

Кстати, может не стоит этого бояться? Сегодня для этого нужно пять минут всего лишь. Нелинейная адаптация хромает, но измельчить сетку на концентраторе - как два пальца, что там дальше)

 

[kolo666 253]

@soklakov подеремся)

Просто я вижу у ТС уменьшение напряжений при уменьшении сетки, о какой сходимости тогда может идти речь?

Ваша картинка то супер, никто бы не посягнул)

Если бы они уменьшались на протяжении хотя бы трёх прогонов..тогда ладно

Но согласен, все это придирки конечно)

Изменено 26 сентября 2017 пользователем kolo666

[soklakov 1 475]

48 минут назад, kolo666 сказал:

о какой сходимости тогда может идти речь?

Я не вижу проблемы достичь сходимости на концентраторе. Но вижу проблему, о которой спрашивает @StanislawDovnar , она не связана с сеткой. И мне интересно было бы послушать разные мнения по этому поводу, например, Ваше.

Просто предположите, что точные значения напряжений известны. Дальше-то что? Делать цементацию али как?

[StanislawDovnar 12]

@kolo666 Вероятно, Вы обходились без тетра и не сталкивались с их особенностью: в местах концентрации всплески напряжений на стыках выше предела сходимости. Рядом со всплеском - провал намного ниже правильно напряжения.

Устройте где-нибудь галтель, отверстие, прикройте радиусом сингулярность и - сделав редкую тетрасетку - все увидите.

[kolo666 253]

43 минуты назад, StanislawDovnar сказал:

Вероятно, Вы обходились без тетра и не сталкивались с их особенностью

Обходился и тетрами, и гексами, и чем только можно, поэтому и обращал ваше внимание, но вроде тему закрыли уже.

 

@soklakov

В 17.09.2017 в 16:41, StanislawDovnar сказал:

Проектировщик по своим причинам может оставить все как есть (малый радиус галтели). Тогда получаем сочетание небольшого радиуса с цементацией

 

В 25.09.2017 в 15:45, soklakov сказал:

Это, кажется, замкнет Вам систему уравнений и позволит принять решение, стоит ли увеличить радиус, не отменить ли цементацию и так далее

Как я понял менять радиус и отменять цементацию никто не собирается ) Кстати была недавно ситуация, типа надо посчитать, ну мы посчитали, говорим мол, тут потолще сделайте и все ОК. В ответ - толще нельзя, уже на старте стоит. Собственно здесь что-то похожее, за исключением того, что не определен критерий прочности. Идея мне Ваша очень нравится. Расчет на усталость и коэффициент запаса для хрупкого материала, для надежности. 

[kolo666 253]

При этом ситуация не простая в силу особенности геометрии (малого радиуса). С такой геометрией не рекомендуется гулять даже в упругой зоне. Так что выйти сухим из воды вряд ли получится)

 

 

@StanislawDovnar Не забудьте поправочные коэффициенты для масштабирования кривой усталости

 

Изменено 26 сентября 2017 пользователем kolo666

[Oxigen 7]

В Mon Sep 25 2017 в 15:45, soklakov сказал:

 

Чтобы обеспечить долговечность, Вам нужно хотя бы на коленке выполнить усталостный расчет.

В идеале хорошо бы образец с цементацией на стенде прокачать))) только дело это долгое и дорогое.

А в целом, присоединяюсь к предыдущим рекомендациям - проведите оценочный расчет на многоцикловую усталость. Параметры кривой здесь можно взять "на глазок". Вы получите хотя бы нижнюю границу числа циклов. 

Хотя для более точного расчета усталости параметры кривой для сталей с цементацией должны быть взяты максимально строго. Вот только они в литературе даются в весьма широких пределах даже для обычных сталей.

[Guterfreund 75]

16 часов назад, soklakov сказал:

Я не вижу проблемы достичь сходимости на концентраторе. Но вижу проблему, о которой спрашивает @StanislawDovnar , она не связана с сеткой. И мне интересно было бы послушать разные мнения по этому поводу, например, Ваше.

Просто предположите, что точные значения напряжений известны

Что меня смущает в истории достижения сходимости по напряжениям. В каком-то идеальном случае мы добиваемся сходимости в пределах изменения расчетного напряжения до 5%, делаем анализ сходимости, проверяем сетку на наличие ошибок и мельчим ее, мельчим. А потом я беру, например, ГОСТ или другой нормативный документ, где вижу, что коэффициент запаса по напряжениям должен быть принят 2.0, а по числу циклов 10.0! Да стоит ли игра свеч? Может стоит остановится на каком-то среднем результате и успокоиться?

 

1 час назад, Oxigen сказал:

А в целом, присоединяюсь к предыдущим рекомендациям - проведите оценочный расчет на многоцикловую усталость.

Поясните, пожалуйста, почему у нас принято такого рода расчеты называть расчетом на малоцикловую усталость? Вот я смотрю картинку:

 

14 часа назад, kolo666 сказал:

Тут зона малоцикловой прочности лежит по числу циклов до 10^4. Если же я открою ГОСТ, то там под названием расчет на малоцикловую прочность я увижу кривые вплоть до 10^6 циклов. Чего я упустил?

[Oxigen 7]

Смотря какой ГОСТ открыть))) по ГОСТ 25.502-79 условная граница мало- и многоцикловой усталости это 5•10^4 . Например, у Махутова Н.А. эта граница лежит в пределах от 10^4 до 10^5, а у Трощенко В.Т. от 10^3 до 10^5. Зависит от типа образца и условий нагружения. 

А об условиях эксплуатации конкретного вала должен автор знать))))

Изменено 27 сентября 2017 пользователем Oxigen

[Guterfreund 75]

51 минуту назад, Oxigen сказал:

Смотря какой ГОСТ открыть)))

При  многоцикловой  усталости конструкция  в  целом  деформируется  упруго;  пластические  деформации,  ведущие  к образованию  трещин, имеют место лишь в микрообъемах с размерами,  близкими  к  размерам  структурных  составляющих  материала (зерен, пор, включений и т.д.). Число циклов до появления трещины  измеряется  в  конструкциях миллионами. При  увеличении  размеров пластической зоны и величины пластической деформации число  циклов  до  разрушения  уменьшается.  Когда  пластические  деформации являются  уже макроскопическими,  т.е. охватывают объем, существенно  больший  структурных  составляющих,  но  еще  малы  по сравнению с упругими, число циклов до образования трещины зависит от величин как упругой, так и пластической деформации и в конструкциях из пластичных сталей и сплавов оказывается в диапазоне.  При  дальнейшем  увеличении  пластических  деформаций  число циклов  до  разрушения  определяется  в  основном  пластической  деформацией  в  макрообъеме,  а  соответствующее  усталостное  разрушение  называют  малоцикловым  (для  сталей  –  от  нескольких  до 104 циклов).  Границы  между  малоцикловой  усталостью,  переходной зоной и многоцикловой  усталостью  условны и  зависят от пластичности материала. Иногда к малоцикловым относят все процессы разрушения,  связанные  с  циклическим  неупругим  деформированием,  т.е. все,  что  не  является  многоцикловой  усталостью.  Такой  подход  удобен, в частности, для малопластичных материалов,  у  которых слабо выражена область, где упругими деформациями можно пренебречь.

 

Короче, все это очень условно...

Вот Вы мне скажите, господа, если по результатам испытания образца мы имеем следующие характеристики: предел текучести 1033 МПа, предел прочности 1056 МПа, относительное удлинение 17%. Эту величину относительного удлинения 17% в большей части стоит рассматривать как упругую деформацию или же тут может присутствовать некоторая пластика?

Изменено 27 сентября 2017 пользователем Guterfreund

[soklakov 1 475]

5 часов назад, Guterfreund сказал:

А потом я беру, например, ГОСТ или другой нормативный документ, где вижу, что коэффициент запаса по напряжениям должен быть принят 2.0, а по числу циклов 10.0! Да стоит ли игра свеч? Может стоит остановится на каком-то среднем результате и успокоиться?

Вопрос не нов. В ранних версиях звучал как "зачем считать напряжения с точностью до третьего знака, если коэффициент запаса два?"

И ответ "да, это не нужно". Да, стоит остановиться вовремя. На достаточно точном результате. Слово "средний" здесь иногда ошибочно, пусть будет "достаточно точный".

2 часа назад, Guterfreund сказал:

мы имеем следующие характеристики: предел текучести 1033 МПа, предел прочности 1056 МПа, относительное удлинение 17%.

Отличные характеристики!

2 часа назад, Guterfreund сказал:

Эту величину относительного удлинения 17% в большей части стоит рассматривать как упругую деформацию или же тут может присутствовать некоторая пластика?

Упругая деформация очень маленькая. Это не она. Это должна быть пластика, либо же мы путаем термины. У Вас реально сталь течет при гигапаскале, а потом еще тянется почти на 20% и только потом разрушается?

[piden 2 874]

2 hours ago, Guterfreund said:

Эту величину относительного удлинения 17% в большей части стоит рассматривать как упругую деформацию или же тут может присутствовать некоторая пластика?

В предположении, что деформации уходят после снятия нагрузки, давай рассмотрим как упругую

 

 

[/spoiiler]

Изменено 27 сентября 2017 пользователем piden

[soklakov 1 475]

52 минуты назад, piden сказал:

давай рассмотрим как упругую

Если это гиперэластик, то что такое предел текучести тогда?

3 часа назад, Guterfreund сказал:

по результатам испытания образца мы имеем

Что за материал у Вас такой? У Вас есть для него сигма-эпсилон?

[Fedor 1 597]

"В идеале хорошо бы образец с цементацией на стенде прокачать" - выкружки в зубчатых колесах многократно испытывались, надо поискать в старых книгах времен экспериментов. Там же возникают напряжения сжатия из-за того, что внутрь наталкивается материал. Цикл из знакопеременного по нагрузке преобразуется ближе к пульсирующему, то есть усталостная прочность растет.  Можно примерно оценить эффективность по книжкам Детали машин и им подобным :)