YURIS

Что не так в анализе Linear Buckling?

11 posts in this topic

Pinned posts

Доброго времени суток! Возникла задача расчета на криплинг - т.е. так называемой задачи о закритическом разрушении коротких профилей (после потери устойчивости, обычно в пластической области). Суть в том, что согласно рекомендациям ЦАГИ данная задача решается в три основных этапа:

1) Решение линейной задачи на устойчивость - первоначальная оценка положения точки бифуркации;

2) Решение нелинейной задачи на устойчивость - уточнение положения точки бифуркации с учетом эффектов физической нелинейности;

3) Собственно решение закритического состояния конструкции с корректным выбором степени дестабилизирующего воздействия, которое позволяет вычислительному процессу правильно обработать точку бифуркации. Процесс закритической деформации должен соответствовать нижней из спектра собственных форм.

Проблема в том, что ЦАГи описал данную методику для алюминиевых профилей, а какая должна быть методика для композитного профиля - это еще вопрос. После обзора иностранной литературы на этот счет я пришел к выводу, что ближе всего к этому подошел полячишка Hubert Debski - он даже поставил эксперимент и сравнил результаты расчета в ABAQUS и ANSYS с этим экспериментом. Вот только повторить его численный эксперимент мне пока не удается.

Для удобства я сделал в прикладываемом pdf-файле подстрочный перевод его статьи, где есть все исходные данные (размеры профиля, свойства материала, какие он задавал граничные условия).

На первом этапе решается линейная задача потери устойчивости - этот этап сам по себе не самоцель, но его результаты используются в дальнейшем (у полячишки): "Вторым этапом вычислений был нелинейный численный анализ, в котором были введены геометрические несовершенства с амплитудой, равной 1/10 толщины стенки балки для первой формы потери устойчивости." Т.е. мне нужно каким-то образом эту форму получить и на втором этапе использовать те рез-ты, которые были получены на первом этапе расчета (на линейную потерю устойчивости). Ниже приведено сравнение результатов поляка DEBSKI с тем, что получил я в Abaqus и в Ansys Workbench:

Results.thumb.png.90b23584c5ac40f070aa3cf278213c9d.png

 

Видно, что форма, полученная мною в Abaqus вроде как похожа, но вот EigenValue = 18.604! Тогда как у DEBSKI расчетная нагрузка потери устойчивости для первой формы потери устойчивости = 2977.2. Результат, полученный мной в Ansys Workbench, вообще ни в какие ворота: три полуволны вместо двух на первой форме.

Думаю, что ошибка в расчете где-то у меня, т.к. в двух разных пакетах я во-первых, получил разный результат, а во-вторых, он далек от аналитического.

 

Где я мог накосячить? Вариантов на самом деле два (поскольку я далеко не в совершенстве владею данными пакетами):

- ошибка с заданием укладки (определение системы координат для CompositeLayup и прочее);

- ошибка в задании граничных условий (это менее вероятно, поскольку я скурпулезно воспроизвел все то, что было отображено в статье; я мог что-то пропустить только в том случае, если это было пропущено в статье, либо просто я чего-то не понимаю).

Ошибку с заданием свойств материала я исключаю. Поляк говорит в своей статье: "A plane–stress orthotropic material model was defined for the composite" - т.е. он задает TYPE=LAMINA для задания ортотропного материала и использует "Layup-Ply technique". Все то же самое делаю и я. Пруф:

fc27488135e9.PNG

 

Зачем-то в своей табличке со свойствами материала он приводит коэффициент Пуассона для 90˚ (0.02). Но я считаю, что это избыточная информация, т.к. v21 = v12*E2/E1 = 0.32*6360/130710 = 0.02 (т.е. к-т Пуассона v21 однозначно определяется заданием к-та v12, и модулей E1 и E2).

В итоге свойства заданы были так:

d10facfed757.PNG

 

Были еще сомнения, а действительно ли shear modulus равны между собой по трем направлениям (12, 13, 23)?, но после нашел еще одну статью с того же сайта "21_3_7.pdf" - там использовался в другой задаче тот же материал, но там прям расписано черным по белому: G12 = G23 = G13 = 4180 MPa.

Так что косяк искать нужно где-то в другом месте. Кто чем может помочь, буду благодарен за помощь. На всякий случай прикладываю не только проект в Abaqus и статьи, но и файл Ansys Workbench - вдруг кто не знает Abaqus, но знает Ansys, сможет что-то подсказать. Постановка задачи одинаковая и там и там.

LinearBuckling.wbpz

Abaqus_files.rar

17_1_3D_End.pdf

21_3_7.pdf

2 people like this

Share this post


Link to post
Share on other sites


UnPinned posts

ID: 2   Posted (edited)

Небольшое уточнение: в Ansys Workbench ночью удалось добиться более-менее приемлемого результата: Load Multiplayer = 2919.6. Но хотелось бы добиться нужных результатов именно в Abaqus - Ansys здесь больше для целей самопроверки..

https://yadi.sk/d/N6WC1u3w3S8e3C

c96de39fc7e9.PNG

Edited by YURIS
1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 minutes ago, YURIS said:

в Ansys Workbench ночью удалось добиться более-менее приемлемого результата

Так выложите исправленный проект ВБ

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 4   Posted (edited)

 

1 минуту назад, piden сказал:

Так выложите исправленный проект ВБ

Уже. На яндекс-диск.

Edited by YURIS

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 hours ago, YURIS said:

Но хотелось бы добиться нужных результатов именно в Abaqus - Ansys здесь больше для целей самопроверки..

 

https://i.imgur.com/N1MEYgy.png https://i.imgur.com/vhwrE9p.png

 

composite buckling R170.zip

abq614-3.rar

 

 

 

Если кому интересно, откуда были взяты статьи: http://kdm.p.lodz.pl/mme-art.html 

2 people like this

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 hours ago, YURIS said:

- ошибка в задании граничных условий (это менее вероятно, поскольку я скурпулезно воспроизвел все то, что было отображено в статье; я мог что-то пропустить только в том случае, если это было пропущено в статье, либо просто я чего-то не понимаю).

Ошибка была при задании нагрузки. Вы выбрали Shell Edge Load (далее SEL) и задали там единичную нагрузку. Но в SEL нагрузка задается как поверхностная (давление) на единицу длины. В этом примере длина ребра, на которую прикладываем нагрузку = 40mm * 4 = 160mm. Ширина принимается единичная, 1mm (независимо от фактической толщины оболочки). Тогда "давление", которое нужно задать = единичная сила / "площадь" = 1 N / 160mm^2 = 6.25e-3 MPa. Это уже в согласованных единицах)

 

20 hours ago, YURIS said:

Видно, что форма, полученная мною в Abaqus вроде как похожа

И с правильной нагрузкой получаем в вашей задаче:

 

https://i.imgur.com/UtkWkuI.png

 

Crippling_mod.rar

 

 

 

PS в лучших традициях только сейчас начал читать статью. Справедливости ради, нужно заметить, что ни в Ансисе, ни в Абакусе у нас ГУ не соответствуют точно тем, что в статье. Нужно было еще связать уравнением перемещения по Z со стороны приложенной нагрузки)

2 people like this

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 7   Posted (edited)

Круто! Спасибо вам большое!

 

Цитата

Справедливости ради, нужно заметить, что ни в Ансисе, ни в Абакусе у нас ГУ не соответствуют точно тем, что в статье. Нужно было еще связать уравнением перемещения по Z со стороны приложенной нагрузки

На эту мысль вас навел рисунок 2, где указано Uz=const?

Я думал про это, но не знал, как это реализовать. В Abaqus в модуле Interaction есть функция Create Constraint -> Equation, но что с чем связывать?

Пока понял только, что CSYS ID можно запросить через Tools->Query->Feature.

Edited by YURIS

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, YURIS сказал:

Круто! Спасибо вам большое!

 

На эту мысль вас навел рисунок 2, где указано Uz=const?

Я думал про это, но не знал, как это реализовать. В Abaqus в модуле Interaction есть функция Create Constraint -> Equation, но что с чем связывать?

Пока понял только, что CSYS ID можно запросить через Tools->Query->Feature.

Кажется, я догнал, как это сделать: В Abaqus в модуле Interaction есть функция Create Constraint -> Equation. Я создаю точку RP-1 и говорю, что разница перемещений UZ для SET'а Up_Nodes (это все узлы со стороны приложенной нагрузки) и перемещением этой точки равна нулю. Т.е. они перемещаются на одинаковую величину. Тем самым обеспечивается постоянство перемещений по z для верхнего торца.

749cde0771a0.PNG

И после того, как я это задал, я наконец получил в точности тот же результат, что и поляк DEBSKI:

833ab6f5c6ad.PNG

Думаю, что теперь нашему расчету можно доверять)

Еще раз спасибо за вашу внимательность к деталям, @piden !

Вы на самом деле очень помогли!

CRIPPLING_mod2.rar

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 9   Posted (edited)

Кому интересно, что получилось в итоге при решении нелинейной задачи - выкладываю в презентации черновой вариант практической методики расчета.

Значение разрушающей нагрузки получилось примерно таким же, как в статье (разница 2%), перемещения в обоих случаях близки к 6 мм, при этом разница по напряжениям в 8-м слое составила 15%.

Возможно, разница связана с тем, что разные версии Abaqus считали данную нелинейную задачу немного по-разному. Либо же автор статьи привел не все подробности и раскрыл не все использованные параметры.

Если будут какие-то идеи, с чем еще это может быть связано, буду рад шлифануть методику. Сам же я уже наверно, исчерпал идеи, как можно что-то еще улучшить - копаюсь уже давно и глаз замылился, что называется..

Также прикладываю cae-file, в нем зашито три модели:

1) Model-1 - линейный анализ;

2) Model-2 - нелинейный анализ методом Ньютона-Рафсона;

3) Model-3 - нелинейный анализ методом Ритца.

 

Криплинг.pptx

Cripling.zip

Edited by YURIS
орфография
4 people like this

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 10   Posted (edited)

12 часа назад, YURIS сказал:

Кому интересно, что получилось в итоге при решении нелинейной задачи - выкладываю в презентации черновой вариант практической методики расчета.

Значение разрушающей нагрузки получилось примерно таким же, как в статье (разница 2%), перемещения в обоих случаях близки к 6 мм, при этом разница по напряжениям в 8-м слое составила 15%.

Возможно, разница связана с тем, что разные версии Abaqus считали данную нелинейную задачу немного по-разному. Либо же автор статьи привел не все подробности и раскрыл не все использованные параметры.

Если будут какие-то идеи, с чем еще это может быть связано, буду рад шлифануть методику. Сам же я уже наверно, исчерпал идеи, как можно что-то еще улучшить - копаюсь уже давно и глаз замылился, что называется..

Также прикладываю cae-file, в нем зашито три модели:

1) Model-1 - линейный анализ;

2) Model-2 - нелинейный анализ методом Ньютона-Рафсона;

3) Model-3 - нелинейный анализ методом Ритца.

 

Криплинг.pptx

Cripling.zip

Если можно, прокомментируйте почему приняли magnitude of imperfection=0.1048 ?

Edited by Aleksandr_lhm_geo

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, Aleksandr_lhm_geo сказал:

Если можно, прокомментируйте почему приняли magnitude of imperfection=0.1048 ?

Приношу извинения. Нашел. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



  • Сообщения

    • CNC_SKILL
      Если происходит крах проекта то он архивируется во временный каталог, настройки программы при этом  должны быть сделаны правильно, название проектов на английском языке ! Попробуй перестановить солидкам с исправлением ошибок!  Удали битые проекты как с основных папок так и из временного каталога и создай заново ! 
    • Атан
      Зависимый допуск (М) увеличивает общий допуск на величину допуска указанного размера. В (25-25,1) - 0,1 С (18-18,2) - 0,2 Диам. 6,6-7,0 имеет свой позиционный допуск - 0,2. Итог: размеры в прямоугольниках имеют позиционный допуск +/- 0,5 (0,1+0,2+0,2). Зачем применять обозначение позиционного допуска? Он помогает уменьшить разброс допусков при сохранении собираемости изделия. Допуск находится в круге. Можно было бы поставить допуск +/- 0,5 на каждый размер (в прямоугольнике). Допуск находится в квадрате.....  
    • yybica
      @CNC_SKILL , спасибо. Но тут такое дело, что у напарника та же ситуация, а у него как раз 10 винда и 64 разряда.
      Есть подозрения на настройки временных папок. Но это пока на уровне догадок....
    • Forest_Man
      Попробовал переопределить. Игнорирование самопресечений сработало, даже не зависимо от кол-ва пересечений. Весь контур обрисовывался правильно, шаг за шагом. До тех пор, пока я его не замкнул. Сразу же вернулось всё обратно. Остаётся только не замыкать контур...
    • vad0000
    • ДОБРЯК
      Я уже объяснял почему я не решал эту задачу. Объясню еще раз. Все опоры, колонны и... они прямые. А не кривые и не изогнутые стержни...  Если прямую линейку сжимать без учета геометрической нелинейности то линейка превратится в лепешку. Но на уровне физического эксперимента не получается лепешки... Поэтому Эйлер и решил эту задачу. Что происходит после потери устойчивости, какой формы будет колонна или опора или кран никого не интересует. Ты можешь взять длинную пружину, так же ее согнуть и определить собственные частоты пружины. Но тебя любой расчетчик подвески спросит, а зачем ты все это считал.  Я надеюсь что объяснил почему я не решал эту задачу...
    • Stanislav
      Ищу постпроцесор простенький для трехкоординатника VDL600A для NXCAM 12. (Потенциально есть 4я поворотная ось, устанавливается на стол) Стойка фанук. Хочу попробовать устроится программистом, подсобите, если есть возможность. Дайте пожалуйста ссылочку либо на почту если можно 0563506@mail.ru Пример кода который пользуют на стойке. Думаю подойдет и от HASS 3x координатного.  В NX12 только несколько штук построцесоров по дефолту. % O1(001) (Part N1 : D:\CNC\05 PROCHEE\Morozov\18.0919\056\56.prt) (Designed by : Viktor Mityushov Viktor) (Date : Wed Sep 25 09:36:45 2019) G05.1 Q1 N1 G91 G30 Z0 M05 N2 G30 X0 Y0 M09 ( FRD60-PL ) N3 T01 M06 N4 G0 G90 G54 X-126. Y0.0 S4000 M03 N5 G43 Z30. H01 M08 N6 Z1. N7 G1 Z0.0 F800. N8 X0.0 N9 X83. N10 Y-34.5 N11 X0.0 N12 Y-69. N13 X83. N14 G0 Z30. (End of operation) N15 G91 G30 Z0 M05 N16 G30 X0 Y0 M09 ( FRD8-GB ) N17 T02 M06 N18 G0 G90 X36. Y12. S4000 M03 N19 G43 Z30. H02 M08 N20 Z1. N21 G1 Z-1. F600. N22 X64. N23 G2 X84. Y-8. R20. N24 G1 Y-50. N25 G2 X64. Y-70. R20. N26 G1 X8. N27 G2 X-12. Y-50. R20. N28 G1 Y-8.  
    • CNC_SKILL
      Возможно ты не правильно определяешь геометрию или диаметр инструмента слишком большой ! И сама геометрия доп контура очень странная , не уверен что она должна быть именно такой, как по мне то все на много проще
    • Liga
      Отвечу сам, зашел в настройки виртуального принтера PDF Creator и поставил птичку напротив "Печатать прямо на принтер"  
    • Forest_Man
      Всех приветствую! Кто-нибудь может подсказать, как заставить инструмент двигаться точно по указанной траектории? Дело в том, что при пересечении геометрии Солид игнорирует обход бабышек и инструмент движется по самой короткой траектории срезая последние:   Ставил галку на "Ингорировать самопересечение с геометрией", не помогло. Тогда не понимаю для чего она нужна. На приложенной картинке, для визуального отображения, инструмент "на контуре", что также не помогло.   Сама деталь, инструмент слева от контура:   Переход "Карман" так же не подойдёт, потому как стремимся сократить лишние движения инструмента а не наоборот (увеличение производительности).   Всем спасибо!