Перейти к публикации

Контактная задача


Рекомендованные сообщения

Доброго всем дня.

Решаю контактную задачку уплотнения.

Для начала поставлена задача найти распределение контактного давления по площади контакта, а потом смоделировать выдавливание упругого элемента в зазор под действием давления.

Но для начала вступление...

В канавке установлено резиновое кольцо (EX=1e6 Па, PRXY=0,499) с коэффициентом трения MU=0,05. 

Начальное проникновение резинового кольца в каждую сторону 0,5 мм.

Параметр сетки ESIZE,0.0001.

На первом этапе создаю контактную пару только в месте контакта кольца с "валом" (слева).

Параметры контакта следующие:

FKN=0.01; FTOLN=0.1; PINB=0.001; CNOF=0.00052; Contact algoritm=Augmented Lagrange; Contact detection=Normal from contact; Initial penetration=Include everything with ramped effect;

(KEYOPT,3,1,0; KEYOPT,3,2,0; KEYOPT,3,3,1; KEYOPT,3,4,1; KEYOPT,3,5,3; KEYOPT,3,6,0; KEYOPT,3,7,0; KEYOPT,3,8,0; KEYOPT,3,9,2; KEYOPT,3,10,2; KEYOPT,3,11,0; KEYOPT,3,12,0; KEYOPT,3,14,0; KEYOPT,3,15,0).

Настройка решателя NSUBST,10,100,10.

Решение в системе СИ (/UNITS, SI).

В итоге решение получено.

Проблема заключается в том, что создаю такую же контактную пару справа (см. фото) и решить задачку не удается. Решение не сходится.

Прошу знатоков помощи ткнуть пальцем в нужном направлении.

Всем откликнувшимся огромная благодарность.CONTACT.jpg.ec54844f823b3d6ab2e0a54339eac937.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


Могли бы вы показать картинку с начальным положением и сеткой?

 

23 minutes ago, Maximal said:

Начальное проникновение резинового кольца в каждую сторону 0,5 мм.

Параметр сетки ESIZE,0.0001.

Хммм :g:

 

Хинт:

http://cae-club.ru/content/malenkaya-khitrost-reshenie-kontaktnoi-zadachi-s-bolshim-natya

 

 

И еще кажется, что это лишнее:

Quote

CNOF=0.00052

 

Изменено пользователем piden
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

советую использовать ЯВНЫЙ решатель, и задавать перестройку сетки как можно чаще - в данном случая геометрия и задача простейшая - задавайте перестройку сетки на каждом шаге

*** если будете использовать явный решатель, не забудьте изменить к-т Пуассона с 0,5 на 0,495 - т.е. задавать "почти несжимаемую" среду, так как при к-те Пуассона = 0,5 - при использовании явного решателя шаг интегрирования будет = нулю , т.е. решения Вы не получите


обязательно использовать КЭ с гибридной формулировкой
 

проверьте свойства материалов, точнее результаты экспериментальных данных - на основании которых Вы определяете константы для уравнения состояния

*** результаты экспериментов желательно "сгладить", если имеются "всплески"

 

проверьте "допустимость" применения выбранного Вами уравнения состояния в данных диапазонах деформаций и в данных видах деформирования

 

задайте "регулярную" сетку КЭ на расчетной области для резины, ибо для гиперупругих материалов - влияние качества сетки в разы больше, чем при решении обычных задач

*** КЭ используйте с линейной апроксимацией 

 

избегайте использовать Contact algoritm=Augmented Lagrange - он и для обычных задач ухудшает сходиться...., для гиперупругих материалов его лучше вообще не применять

 

для областей с гиперупругими материалами - задавайте максимально "правильную/регулярную" сетку, так как этот класс задач очень чувствительный к малейшему "искажению" форм КЭ

 

 

.... ну и так далее...  задачи с гиперупругими материалами часто бывают весьма "капризными" ...

Изменено пользователем Victor_M
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
47 minutes ago, Victor_M said:

советую использовать ЯВНЫЙ решатель

Балку тоже явным решателем посоветуете считать? :rolleyes:

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Задачку попробовал решить методом Лагранжа (Lagrange method) следующим способом.

Построил геометрию без предварительного проникновения (см. фото) затем на крайней правой линии задал перемещение узлов на 0,8 мм.

Задал вот такие типы элементов.

et,1,183,,,1   !Тип элемента для канавки
et,2,183,,,1,,,1   !Тип элемента для кольца
et,3,169
et,4,172,,4,1,2

Материал уплотнения задал вот так

C10=0.474; C01=0.118;v=0.4995; d=(1-2*v)/(C10+C01).

TB,hyper,2,1,2,mooney
TBDATA,,C10,C01,d

Параметры контакта 

KEYOPT,4,1,0
KEYOPT,4,2,4
KEYOPT,4,3,1
KEYOPT,4,4,2

Настройки решателя

nlgeo,on
solcon,,,,5e-2
nsub,10,100,1

В результате вот что получилось (см. фото)

Теперь возник вопрос, откуда взялись такие напряжения?

и почему нет распределения напряжений в уплотнительном материале?

благодарю за помощь

 

 

 

Geom.jpg

Displacement.jpg

Stress (Sx).jpg

Material.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12 minutes ago, Maximal said:

Теперь возник вопрос, откуда взялись такие напряжения?

Задача-то в осесимметричной постановке решалась. Вы сжали наружное кольцо...

На фоне громадных напряжений во внешнем кольце не виден градиент напряжений в уплотнении.

Вы ту ссылку, что я выше приводил, смотрели? Или что непонятным показалось?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Цитата
Цитата

Задача-то в осесимметричной постановке решалась.

да

Цитата

Вы ту ссылку, что я выше приводил, смотрели? Или что непонятным показалось?

 смотрел. нужно пробовать. там одна контактная поверхность, здесь две. чет этот подход выглядит проще...

Попробую сравню.

Цитата

Вы сжали наружное кольцо...

как это произошло. модуль упр. стали в разы меньше чем резины. пошел смотреть....в чем дело 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12 minutes ago, Maximal said:

модуль упр. стали в разы меньше чем резины

Первый раз слышу о резине, которая жестче стали)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Цитата

Первый раз слышу о резине, которая жестче стали)

ну да... резины меньше чем стали....

в задачке так и есть 

mp,ex,1,2.034e11

для резины E=2*G/(1+v)=2*1.185/(1+0.4995)=1.58 МПа (для твердости по шору А 60)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Задачка вообще симметричная. Есть вертикальная ось симметрии по ней и смещать. Тогда нелинейный контакт будет только с одной стороны. Это заметно проще :)  

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

на процесс деформирования гиперупругих материалов очень сильное влияние оказывает правильное задание к-та трения

как минимум он должен зависеть от нормального давления... , но это как минимум....

в реальности, т.е. при выполнении реальных расчетов - к-т трения должен зависеть от "других" параметров  - в частности иногда приходится задавать зависимость от параметров решения

 

если у Вас процесс нагружения "медленный", то требуется так же учитывать ползучесть гиперупругих материалов - так как у этого класса материалов ползучесть весьма активно проявляется даже при обычных температурах, и "скорости" ползучести весьма высоки....

 

 

и еще, у Вас сетка КЭ на расчетной области с "резиной" - не регулярная.....

попробуйте сделать её регулярной и только правильными 4-х угольными КЭ?

и сравните потом результаты на "старой" и на новой сетке?!

полагаю Вы увидите "некоторую" разницу.....

 

 

если Вы используете перестройку сетки, то посмотрите на ошибку при переносе результатов решения по шагам?

 

Если Вы перестройку сетки не используете вообще, то боюсь Ваши результаты расчетов "далеки от реальности"...

 

 

Самый простой способ понять - В какой степени Ваши результаты реальны? - это решить эту же задачу с использованием явного решателя (перестройка сетки КЭ на каждом шаге обязательна), но без "масштабирования масс вообще)

Изменено пользователем Victor_M
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
23 часа назад, Maximal сказал:

ну да... резины меньше чем стали....

а в том, кто жестче, напряжения больше...:smile: а кто помягче, тот не напрягается.

В 02.10.2017 в 14:07, Victor_M сказал:

избегайте использовать Contact algoritm=Augmented Lagrange - он и для обычных задач ухудшает сходиться...., для гиперупругих материалов его лучше вообще не применять

Разница с чистыми штрафами всего лишь в одном слагаемом. Разница в том, что мы в большей или меньшей степени влияем на контактную жесткость, двигая ползунок. При этом ползунок мы двигаем куда хотим и насколько хотим. В таких условиях алгоритмы практически не отличаются. Сходимость демонстрируют разную, в зависимости от задачи: то есть для разных задач то один, то другой сходится быстрее. Так что не хороните пока его.

1 час назад, Victor_M сказал:

и еще, у Вас сетка КЭ на расчетной области с "резиной" - не регулярная.....

Это четырехугольники в плоской задаче довольно высокого качества. Не такая уж плохая сетка.

1 час назад, Victor_M сказал:

и сравните потом результаты на "старой" и на новой сетке?!

полагаю Вы увидите "некоторую" разницу.....

Ох, сомнительно. Но и правда было бы интересно.

Вопрос: разницу в каких именно результатах смотреть?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

"а в том, кто жестче, напряжения больше...:smile: а кто помягче, тот не напрягается. " - это если деформации одинаковые. При параллельном расположении материала, а тут последовательное относительно нагрузки. Контактные напряжения то в обе стороны направлены и равны по 3 закону Ньютона   :)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
19 минут назад, Fedor сказал:

При параллельном расположении материала, а тут последовательное относительно нагрузки.

Это да. Но вот что-то мне кажется, что симметричность относительно оси делает соединение каким-то последовательно-параллельным.

21 минуту назад, Fedor сказал:

Контактные напряжения то в обе стороны направлены и равны по 3 закону Ньютона   :)

Это Вы только за радиальной компонентой усилий следите. А ведь они там все три связаны. Труба в трубе из разных материалов под внутренним давлением - считаете они последовательно относительно нагрузки расположены?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Да судя по картинке тут две оси симметрии проходящие через центр круга. В горизонтальном направлении последовательно, а в вертикальном похоже на параллельное, но в самом то контакте и там одинаковое иначе возникал бы момент. Грамотно то на четвертушке решать наверное с краевыми условиями Дирихле на линиях симметрии :)

 

Деформации и в вертикальном направлении будут разными, а напряжения в области контакта должны быть примерно  одинаковыми вроде ... :)

Изменено пользователем Fedor
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Уважаемый @Maximal

Вы показали всего лишь цветные КАРТИНКИ, которые ВОЗМОЖНО в какой-то мере описывают процесс деформации гиперупругого материала.

не имея экспериментальных данных по материалам.... не понимая какие  тесты в общем-то проводились для определения констант уравнения состояния.... 

*** кстати какого уравнения? 

не понимания как эти результаты экспериментов анализировались, как и на основании каких предположений выполнялась обработка этих данных, как выполнялась калибровка констант используемого уравнений состояния....

 

ну и так далее....  невозможно понять что такое - Ваша мат.модель?

 

собственно и результаты Вашего решения вообще никак не анализируются и более того , они ни с чем не сравниваются ....

 

т.е. желательно либо сравнение с результатами эксперимента (которому можно доверять), либо сравнение с решением этой же задачи с использованием какой-то другой программы...., но лучше конечно иметь оба сравнения.... 

 

в интернете много аналогичных публикаций, где авторы статей и докладов решали примерно такие же задачи, но там как правило есть "эталон" - чаще всего "достоверный" эксперимент....  м.б. Вам имеет смысл решить какую-то из этих задач и сравнить полученное Вами решение с опубликованными результатами расчетов?

 

*** кстати, там же - в этих статьях есть более-менее подробный анализ результатов по разным критериям.

Изменено пользователем Victor_M
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
31 минуту назад, Victor_M сказал:

Уважаемый @Maximal

Вы показали всего лишь цветные КАРТИНКИ, которые ВОЗМОЖНО в какой-то мере описывают процесс деформации гиперупругого материала.

не имея экспериментальных данных по материалам.... не понимая какие  тесты в общем-то проводились для определения констант уравнения состояния.... , в каких диапазонах ......  ( кстати какого уравнения? ) 

не понимания как эти результаты экспериментов анализировались, как и на основании каких предположений выполнялась обработка этих данных, как выполнялась калибровка констант используемого уравнений состояния....

 

ну и так далее....  невозможно понять что такое - Ваша мат.модель?

 

собственно и результаты Вашего решения вообще никак не анализируются и более того , они ни с чем не сравниваются ....

 

т.е. желательно либо сравнение с результатами эксперимента (которому можно доверять), либо сравнение с решением этой же задачи с использованием какой-то другой программы...., но лучше конечно иметь оба сравнения.... 

 

в интернете много аналогичных публикаций, где авторы статей и докладов решали примерно такие же задачи, но там как правило есть "эталон" - чаще всего "достоверный" эксперимент....  м.б. Вам имеет смысл решить какую-то из этих задач и сравнить полученное Вами решение с опубликованными результатами расчетов?

 

*** кстати, там же - в этих статьях есть более-менее подробный анализ результатов по разным критериям.

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Столько возни из-за пустякового уплотнения разводить смешно. Положить колечко между двумя стальными пластинками да измерить жесткость подкладывая грузики и меряя перемещения. С точностью до 5 процентов будет вести себя упруго и про нелинейности можно и забыть :)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В 07.10.2017 в 13:55, Fedor сказал:

Столько возни из-за пустякового уплотнения разводить смешно.

Это первый шаг обычно, начало задачи.

 

На днях как раз заканчивали проект для челябинского завода по моделированию уплотнений. С кольцевым уплотнением еще все попроще, но чем сложнее форма, тем веселее. Кроме того, осесимметричное приближение это все-таки приближение и было важно учесть эту неравномерность распределения напряжений. Конечно, использовались диаграммы напряжения-деформации для простых образцов резины и калибровка констант модели материала на эти простые эксперименты. Добавим сюда большие размеры конечной конструкции, которые делают необоснованными полноразмерные эксперименты без предварительных расчетов.

 

По сути в таком расчете выходной характеристикой является контактное давление в уплотнении и ответ обеспечена герметичность или нет (просто сравнивая с давлением в жидкости). И ответ по давлению с точностью 5% всех бы устроил. Но кажущиеся небольшими неравномерности могут создавать локальные изменения НДС, которые меняют итоговую точность не на 5, а на 500 процентов. Вместо среднего уровня контактных давлений, спокойно обеспечивающих герметичность, мы можем увидеть, что в нескольких точках уплотнение вывернуло/поджало/сдавило и пошла течь. Точнее пошла бы, если бы вместо предварительного расчета выполнялись бы сразу натурные испытания.

 

В общем, эта пустяковая задача с пустяковым уплотнением выступает отличной тренировкой перед решением более сложных задач.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




×
×
  • Создать...