Кручение квадратного торсиона в Марке

[AlexKL 34]

Сами мы не местные...

 

Коллеги! Считаем наборный торсион "квадратного" сечения. Для теоретического расчета используем книгу - Бернштейн С. А. Избранные труды по строительной механике. 1961 г. По теории торсион закручивается на 100 градусов.

Проверяю кручение торсиона в Марке - 600 решение. У меня угол закрутки - 38 градусов.

Кто-то с таким сталкивался и что я неправильно делаю?

Картинки модели торсиона ниже.

Левая обойма - закреплена от всех перемещений внешняя поверхность.

Правая обойма - в угловых точках запрещены перемещения вдоль торсиона.

Левые торцы пластин торсиона закреплены от продольного перемещения.

Контакт между пластинами и между пластинами и внутренними поверхностями обойм.

Трение отсутствует.

Момент приложен парой сил.

 

Рисунки - 1 и 2 - собственно КЭ модель. Рисунок 3 - перемещения суммарные в реальном масштабе 

[karachun 2 038]

А пробовали считать без обойм, один конец зафиксировать а на второй нацепить паук с моментом? И покажите расчеты по аналитике. Этот торсион у Вас цельный или набранный из пластин, если из платин, то может быть там просто узлы связаны и он работает как цельный?

[averome 58]

43 минуты назад, AlexKL сказал:

еоретического расчета

теперь пару вопросов..

43 минуты назад, AlexKL сказал:

на 100 градусов.

почему 100? если:

Цитата

на чём всё таки строился теоретический расчет?

 

44 минуты назад, AlexKL сказал:

наборный торсион "квадратного"

по условию силу трения между листами не учитывают... Как было задано в расчете?

Вообще про 100 градусов больше всего интересно, потому что если методика ограничивает её применения на 30 градусов, то весь расчет это профанация. Если есть какая то другая, то можно работать дальше

[AlexKL 34]

Это модель максимально приближенная к реальной конструкции.

Естественно, начинал с без обойм и пр. Между пластинами заданы контактные взаимодействия - соответственно пластины не связаны - это все проверено (по крайней мере я так считаю) :-)) 

В книжке есть сравнение с теорией - для кручения отдельный листов, с учетом эксцентриситета (еле написал слово), разница МКЭ и теории от 7% до 25% (на больших углах закрутки погрешность больше)

Там формула для кручения до 60 градусов. Они похожи

[AlexKaz 1 822]

1 час назад, AlexKL сказал:

 

Контакт между пластинами и между пластинами и внутренними поверхностями обойм.

 

Узлы пластин совпадают?

И типа контакта - жёстко связанный (не знаю, как там в Abaqus)?

Почему такие вопросы - на скриншоте вообще не заметно, что есть какое-то расслоение при закручивании.

Изменено 20 июня 2019 пользователем AlexKaz

[AlexKL 34]

Сделана одна пластина - остальные копированием.

По формуле для кручения на 40 градусов момент в три раза меньше от того, что я прикладываю.

Делал расчет - убирал контакт между пластинами - тогда угол был близкий к расчетному. Но, естественно, пластины друг в друга проникают

Рабочая длина торсиона 600 мм.

 

P.S. И по контакту - touch (не glue)

 

Изменено 20 июня 2019 пользователем AlexKL

[averome 58]

7 минут назад, AlexKL сказал:

touch

без трения конечно?

[AlexKL 34]

Да, без трения

[karachun 2 038]

Свободный конец не закреплен от осевых перемещений? Скидывайте модель в текстовом формате, может получиться что так и надо.

Изменено 20 июня 2019 пользователем karachun

[AlexKL 34]

Закреплен только один конец (левый). Причем крепится только один центральный узел пластины

Может я силы из момента не правильно пересчитываю?

 

Посмотрел настройки - трение я все же поставил 0.01. Попробую пересчитать без оного 

 

[AlexKL 34]

И да, файл в формате bdf, без трения

tors-6-lc04-s600.rar

[karachun 2 038]

Прокрутил торсион без прижимов почти на 180 градусов и получил почти линейную зависимость. Скручивал в NX Настрановском 601 решателе. Нагрузил сразу вынужденным вращением, свободный конец торсиона закрепил через RBE2. Длинна торсиона 610 м - обрезал по середине обойм.

Момент в Н*мм а угол в радианах.

Контакт без трения, видно что контакт работает, контактное давление в МПа.

При чем решение с большим шагом по времени сходится намного лучше чем решение с малым шагом.

Изменено 20 июня 2019 пользователем karachun

[averome 58]

3 минуты назад, karachun сказал:

линейную

наблюдается смещения слоёв? потому что в принципе если слои связаны и не смещаются и не задана нелинейность, то вполне логично увидеть линейную зависимость)

[karachun 2 038]

6 минут назад, averome сказал:

наблюдается смещения слоёв?

Примерно 0,5 мм между соседними пластинами.

Ширина пластин 21 мм, толщина - 2мм. Пластин 11 штук.

Изменено 20 июня 2019 пользователем karachun

[karachun 2 038]

С маленьким шагом получается не так красиво - пластины расползаются в разные стороны.

[karachun 2 038]

Включение трения почти не влияет на результат.

[AlexKL 34]

Спасибо, щас сравню с своими результатами.

Пересчитал без коэффициента трения - ничего не поменялось (это про свой расчет).

 

P.S. А какой G брали?

Изменено 21 июня 2019 пользователем AlexKL

[averome 58]

8 часов назад, karachun сказал:

Включение трения

заметил, что в модели между слоями есть зазор, ты же задавал нагрузку через узлы соединяя фронтальную грань MPC RBE2 "пауком"? Если так то, получается в области заделки и в области задания нагрузки слои ни когда не коснуться, что может повлиять на перемещение слоёв в направление к друг другу и на конечную жёсткость. Ну это только догадки, просто в той книги на, которую опирается автор темы, сказано, что трение мало влияет на расхождение между опытом и аналитикой...

Скрытый текст

 

И вывод по всем этим опытам:

Скрытый текст

 

Изменено 21 июня 2019 пользователем averome

[AlexKL 34]

В общем имеем две картинки: 

- первая - мои результаты - момент кН*мм (вертикальная ось) и угол закручивания в радианах (горизонтальная);

- вторая - наложение результатов моего расчета  (голубая точка, остальное не влазит) и теоретического (красная точка) на расчет коллеги karachun.

 

У меня в расчете линейной зависимости не получается, модель более жесткая. Теоретический расчет ближе к расчету коллеги karachun.

 

Как говориться - Что я неправильно делаю?

 

У меня между пластинами зазор 0.001 мм.

Попробую еще настройками контакта поиграть.

[karachun 2 038]

1 час назад, AlexKL сказал:

P.S. А какой G брали?

Такой же как у Вас, восемьдесят с чем-то тысяч МПа, как у стали. Я работал с Вашей сеткой. Я так понял модель в г, мм, мс или т, мм, с - масса там нигде не присутствует, можно выбирать что больше нравиться.

1 час назад, averome сказал:

Если так то, получается в области заделки и в области задания нагрузки слои ни когда не коснуться, что может повлиять на перемещение слоёв в направление к друг другу и на конечную жёсткость.

Но во время закручивания слои приходят в соприкосновение, если вообще отключить контакт то пластины сильно пересекаются друг с другом - т.е. они будут стремиться налезть друг на друга и с контактом, ну и контактное давление у меня не нулевое - контакт работает. Возможно этот зазор давал мне плохую сходимость в начале расчета.

Ну и в заключение - я пока не смотрел на уровень напряжений, если там при ста градусах будет развитая пластина то все эти упражнения в МКЭ это филькина грамота, материал линейный, а с сильной пластикой эксплуатировать торсион нельзя, он развалиться после пары скручиваний.

Изменено 21 июня 2019 пользователем karachun