Динамика - падение груза на консоль, явное решение против теории

[imt 59]

Модель в ANSYS Transient:

 1. Стальная балка (beam) сечением 50 х 50 х 1000 мм

 2. Груз (rigid) - шар d10 мм массой 100 кг

 3. Груз закреплен на консоли с помощью Fixed Joint.

 4. Сила тяжести 9806.65 мм/сек2

 5. Для груза начальная скорость 485 мм/сек

 6. Damping Ratio 0.02 на 9 Гц.

 5. Время расчета - 0.1 сек

@NNK знает почти все для правильного, надеюсь, ответа.

Но он не работает с ANSYS, а я с Абакусом :((

[AlexKaz 1 821]

7 часов назад, imt сказал:

А может, кто выложит проект ANSYS Dynamic Explicit или Autodyn  с правильным ответом?...

Возьмите среднее что-ли от 3.82 и 3.94. Есть разумный довод для чего париться из-за этих процентов, которые даж не превышают авиационный коэффициент запаса 1.2 (т.е. минимально возможный разумный)? Сопроматовское решение даёт завышенный коэффициент, т.к. не учитываются всякие добавки типа касательных напряжений в сечении, используется чистая энергия изгиба короче.

Изменено 23 января 2018 пользователем AlexKaz

[piden 2 874]

Мне во всей это теме интересно: почему амплитуда шума для реакции в эксплисите такая большая? Как это объяснить с физической точки зрения или с численной.

[imt 59]

36 минут назад, AlexKaz сказал:

для чего париться из-за этих процентов

Дело не в этом. Я не знаю, как эту задачу в ANSYS Explcit Dynamic решить.

А "правильный ответ" - удобный повод.

И потом, Вы наверное читали у @soklakov о нейронных связях, блокираторах и пр. :) Я поддерживаю.

Здесь тоже удачная связь образуется ANSYS Static -> Transient -> Explicit

41 минуту назад, piden сказал:

почему амплитуда шума для реакции в эксплисите такая большая?

Заодно вопрос @piden потестировать.

[piden 2 874]

3 minutes ago, imt said:

И потом, Вы наверное читали у @soklakov о нейронных связях, блокираторах и пр. :) Я поддерживаю.

Здесь тоже удачная связь образуется ANSYS Static -> Transient -> Explicit

Хмм... Слышал звон)

 

Ну выложи свой проект Transient, чтобы заново все не создавать..

[imt 59]

4 минуты назад, piden сказал:

выложи свой проект Transient

Хорошо, завтра вечером ...

[NNK 9]

В 22.01.2018 в 10:39, imt сказал:

Предлагается не переходить на силу, а продолжать работать с исходной задачей (с массой):

 

Модель в ANSYS Static Sructural

 1. Стальная балка (beam) сечением 50 х 50 х 1000 мм с уменьшенной плотностью 78.50  кг/мм3

 2. Груз (rigid) - шар d10 мм массой 100 кг

 3. Сила тяжести 9806.65 мм/сек2

 4. Малые перемещения Z стат = 3.15 мм

 5. Реакция Z стат = 982.65 Н

 6. По формуле (30.10) К дин = 3.94

 

Модель в ANSYS Transient:

 1. Начальная скорость груза при падении с высоты 12 мм - 485 мм/с

 2. Сила тяжести 9806.65 мм/сек2

 3. Малые перемещения

 4. Damping Ratio 0.02 на 9 Гц. Картинка красивая - высокочастотные колебания затухают до 0.005 сек

 5. Деформация Z дин = 12.02 мм

 6. Реакция Z дин =  3752.00 Н

 

Итак, К дин = 3752/983 = 3.82

 

 

 

 

Сколько у Вас было элементов по длине?

[imt 59]

5 часов назад, NNK сказал:

Сколько у Вас было элементов по длине?

Именно на этой 20. При 100 результаты немного отличаются.

Файл с проектом:

Kdyn.zip

[NNK 9]

19 часов назад, imt сказал:

Именно на этой 20. При 100 результаты немного отличаются.

Файл с проектом:

Kdyn.zip

Благодарю!

Кажется, я начал кое-что понимать ) Вы снизили массу балки в 100 раз, тем самым уменьшив ее инерционный вклад в решение. Так решение приблизилось к сопроматному, где кинетическая энергия груза переходит только в потенциальную энергию деформации балки. Кинетическая энергия балки складывается из энергии каждого узла. Если используется только один линейный элемент, то вклад дает только половина ее веса (по сравнению с массой груза это 10%). Чем больше элементов (соответственно, узлов с массами) тем более значителен вклад массы балки в решение, наряду с влиянием высших форм.

[imt 59]

Например, в книге Батуев Голубков Ефремов Федосов "Инженерные методы исследования ударных процессов" показано, что К_дин зависит в т.ч. от формы ударного импульса:

Помнится, что @NNK первоначально решал задачу без демпфированияс грузом, который, падая, прилипал к балке.

Учитывая, что контакты в Абакусе , наверное, тоже реализованы штрафными методами, можно предположить, что в момент касания там вполне мог получиться удар типа IV.

Из таблицы видно,

что для IV типа К дин (betta max) ускорения / реакции может достигать очень больших значений (даже с учетом демпфирования).

Возможно, это еще одна причина в дополнение к уже рассмотренным:

В соседней ветке человек с вертолетом похожим вопросом мучается.

Известно, что расчетчики, практикующие ударные расчеты (автомобилестроение/авиастроение), не особенно заморачиваются, а режут ударные нагрузки/реакции фильтрами.

 

[NNK 9]

В 28.01.2018 в 12:40, imt сказал:

Например, в книге Батуев Голубков Ефремов Федосов "Инженерные методы исследования ударных процессов" показано, что К_дин зависит в т.ч. от формы ударного импульса:

Спасибо за наводку на книгу!

В 28.01.2018 в 12:40, imt сказал:

Известно, что расчетчики, практикующие ударные расчеты (автомобилестроение/авиастроение), не особенно заморачиваются, а режут ударные нагрузки/реакции фильтрами.

Вот интересно, исходя из каких соображений они это делают?...

[AlexKaz 1 821]

Предел текучести при ударе подскакивает в разы, отсюда длящиеся микросекунды пики напряжений никак не влияют на целостность детальки.

[imt 59]

6 часов назад, NNK сказал:

Вот интересно, исходя из каких соображений они это делают?...

Наверное, это зависит от области, в которой Вы собираетесь решать задачи с ударными нагрузками.

Например, автомобилестроение регулируется стандартами: 

http://roadsafellc.com/NCHRP22-24/Literature/Papers/Vehicle_Crash_Mechanics.pdf