Модель гиперупругого материала

[Maximal 9]

Доброго всем дня.

Начну с постановки задачи, хотя некоторые вопросы неоднократно обсуждалась на форуме http://cccp3d.ru/topic/85845-как-задать-свойства-эластомера/#comment-817686, http://cccp3d.ru/topic/76682-расчёт-пористой-резины/#comment-704688 ...

На разрывной машине испытывались образцы на одноосное растяжение по ГОСТ 270-75 . 

В результате 5 проведенных экспериментов получены зависимости F-ΔL. Затем они преобразованы в зависимости σ-ε по формулам σ=F/S0 (S0-площадь поперечного сечения образца в среднем участке), ε=ΔL/L (где L- расстояние между зажимами разрывной машины). Вот что получилось Experimental data №3.pdf.

Здесь вопрос - правильно ли я перемещения пересчитал в деформации когда подставил L=55, а не 115?

Затем в Curve fitting WB для 4-х моделей гиперупругого материала (Monney-Rivlin 2 парам, Arruda-Boyce, Neo-Hookean, Yeoh 2 ord) вычислены соответствующие коэффициенты.

Arruda-Boyce

Monney-Rivlin 2 парам

Neo-Hookean

Yeoh 2 ord

Затем создал геометрию образца длинной  55 мм. Крайнюю левую грань закрепил по всем направлениям (Fixed Support), а к правой грани задал перемещение 100 мм. 

Сетка с размером КЭ 2 мм. 

Настойки решателя

nsub,50,100,50

nlgeom,on

solcont,on

Вот что получилось 

 

Результаты расчета заношу в Excel, строю график σx-ε и сравниваю с экспериментом. 

Вот что получается Results.pdf

Прошу помощи ткнуть носом пальцем в нужном направлении. Почему результаты расчета не совпадают с результатами эксперимента?

Правильно ли я поступил, что сделал геом. модель только области которая испытывает НДС, а не всей геом. как на рисунке выше?

Задача на данном этапе - подобрать модель материала для резины, которая может использоваться в дальнейших расчетах с погрешностью 5..7 %.

Всем откликнувшимся огромная благодарность!

[piden 2 874]

Если уж сверяетесь с экспериментом, то и данные с модели берите такие же, как из эксперимента: силу и перемещение)

 

В эксперименте вы после пересчета получили кривую engineering stress - engineering strain. А в ансисе сейчас смотрите на, так сказать, true stress.

[Maximal 9]

Если пересчитать true stress/strain  в engineeting stress/strain должно получиться тоже, что и в эксперименте? 

[piden 2 874]

2 minutes ago, Maximal said:

Если пересчитать true stress/strain  в engineeting stress/strain должно получиться тоже, что и в эксперименте?

Если из модели возьмете перемещения и силу, то должно сойтись с перемещением/силой из эксперимента. По идее)

Могли бы выложить геометрию и кривые, полученные из эксперимента, не обработанные, сила/перемещение?

[Maximal 9]

есть такое ) 

Force_displacement.csv

sample2.x_t

[piden 2 874]

11 minutes ago, Maximal said:

есть такое ) 

Force_displacement.csv

Сила (в Ньютонах) - Перемещение (в мм)

так? Переспрашиваю, а то вдруг там кгс...

[Maximal 9]

2 минуты назад, piden сказал:

Сила (в Ньютонах) - Перемещение (в мм)

угу...

[piden 2 874]

2 hours ago, Maximal said:

S0 = 12.42 mm2

А в модели - ровно 12. Так и задумано? Или это какая-то "осредненная по длине" площадь?

[Maximal 9]

5 минут назад, piden сказал:

какая-то "осредненная по длине" площадь?

из 5-и образцов погрешность меньше 1%

для модели взял "идеальный" случай когда S0=12 mm2, погрешность в размерах +-0,03 мм.

сейчас посчитал модель Neo? вроде все нормально

сила 140 Н при перемещении 80 мм.

так и есть в эксперименте

нужно  

1 час назад, Maximal сказал:

пересчитать true stress/strain  в engineeting stress/strain

 

[piden 2 874]

4 minutes ago, Maximal said:

так и есть в эксперименте

ну отл)

 

4 minutes ago, Maximal said:

пересчитать true stress/strain  в engineeting stress/strain

Звучит забавно. Просто обычно мы получаем engineering stress-strain (поэтому, собственно и engineering), а уже оттуда вычисляем true 

[Maximal 9]

6 минут назад, piden сказал:

Просто обычно мы получаем engineering stress-strain (поэтому, собственно и engineering), а уже оттуда вычисляем true

ну да...

в APDL когда-то считал стальной образец и пересчитывал все в true

а вот в Engineering Data результаты нужно вставлять в engineering stress-strain или true ???

 

[piden 2 874]

4 minutes ago, Maximal said:

а вот в Engineering Data результаты нужно вставлять в engineering stress-strain или true ???

Смотря для чего) Для curve fit - в engineering, для упрочнения - в true. В справке это дотошно описывают

 

Изменено 17 ноября 2017 пользователем piden

[Maximal 9]

или от того и название Engineering Data такое, что  нужно вставлять в engineering stress-strain

1 минуту назад, piden сказал:

справке это дотошно описывают

буду благодарен за ссылочку

Изменено 17 ноября 2017 пользователем Maximal
упс...опоздал

[piden 2 874]

34 minutes ago, piden said:

мы получаем engineering stress-strain (поэтому, собственно и engineering)

 

17 minutes ago, Maximal said:

или от того и название Engineering Data такое, что  нужно вставлять в engineering stress-strain

Быстро схватываете!))) А модуль True Data становится доступным, после того, как получишь допуск и лицензию на real_ansys.exe

*** чтобы можно было считать РЕАЛЬНЫЕ задачи! (а не всякую мелочь, что мы обычно считаем..)

17 minutes ago, Maximal said:

буду благодарен за ссылочку

https://www.sharcnet.ca/Software/Ansys/16.2.3/en-us/help/wb_eda/eda_ans_mat_curve_fit.html

https://www.sharcnet.ca/Software/Ansys/16.2.3/en-us/help/ans_mat/amp8sq21dldm.html#biso

 

Изменено 17 ноября 2017 пользователем piden

[soklakov 1 475]

В 17.11.2017 в 15:06, Maximal сказал:

Задача на данном этапе - подобрать модель материала для резины, которая может использоваться в дальнейших расчетах с погрешностью 5..7 %.

Вам нужно больше экспериментов. Хотя бы еще один.

Видите, что калибровка модели подгоняет только синий график? А красный и зеленый может получиться произвольным. Надо бы их "закрепить") Тогда и сможете выбрать подходящую модель.

[Maximal 9]

2 часа назад, soklakov сказал:

Видите, что калибровка модели подгоняет только синий график? А красный и зеленый может получиться произвольным

 

2 часа назад, soklakov сказал:

Хотя бы еще один

какой, двухосное сжатие/растяжение (biaxial) или объемное (shear)? 

[soklakov 1 475]

Только что, Maximal сказал:

какой, двухосное сжатие/растяжение (biaxial) или объемное (shear)? 

Shear - это чистый сдвиг. Можно в одном направлении растягивать, в другом сжимать, получится чистый сдвиг. А можно кручением делать.

А в biaxial понимается именно двухосное растяжение(не сжатие), эквивалентом которому может выступать одноосное(!) сжатие(!).

 

В любом случае "хотя бы еще один" означает "любой из них".

Но лучше оба

[Maximal 9]

правильно ли я понимаю под одноосным сжатием цилиндрический образец в который вдавливается индентор

 

[soklakov 1 475]

8 минут назад, Maximal сказал:

правильно ли я понимаю под одноосным сжатием цилиндрический образец в который вдавливается индентор

Не, индентор вряд ли. Индентором твердость измеряют. Вам нужны упругие характеристики, а не прочностные.

 

Представьте себе кубик. Можно его растянуть в одном направлении. Тогда в двух других он сожмется. Это Ваш имеющийся эксперимент (один).

 

Было бы хорошо еще провести двухосное растяжение, поскольку для гиперэластика это важно. Но это сложно. Сложно зацепиться за кубик сразу в двух направлениях и растягивать его. Но посмотрим внимательнее. Когда мы растягиваем кубик в двух направлениях, в третьем направлении он сжимается... А что если взять этот кубик и сжать в одном направлении... Смотрите-ка, в двух других он растянулся. Немного поигравшись с формулами закона Гука в 3Д, можно провести аналогию между одноосным сжатием и двухосным растяжением. И использовать это для постановки экспериментов и получения данных о материале. И не надо индентора. По идее Вы сжимаете цилиндр или кубик и обеспечиваете на торцах отсутствие трения (что кстати тоже отдельная задача - парафин/графит/другое). А то с трением Вы сложное НДС создадите и толку-то с такого результата.

 

Ну а сдвиг можно кручением сделать. Это я выше писал.

[Maximal 9]

Под вдавливанием индентора я имел ввиду вот это Compresson - Biaxial test

теперь понял, что нужно по всей площади сжимать ))