ANSYS Расчёт пластины.

[Denis54596 0]

Доброго времени суток, подскажите, может кто-нибудь сталкивался  с этим.

 

С ANSYS я знаком совсем недавно, и возникла проблема. При расчёте консольно зажатой пластины толщиной  10мм, габаритами 2х3 м, и приложенной нагрузкой в 50 кг/м2 возникают огромные деформации. В пк sj mepla (программа для расчёта триплекса и листового стекла) - деформации в десятки раз меньше.

 

Это связано с неверным выбором типа КЭ? Как я понимаю, пластину необходимо рассчитывать с помощью КЭ shell 63, но как сменить тип КЭ в Mechanical ANSYS r19 я так и не нашёл.

 

Буду благодарен за любую помощь.

[karachun 2 038]

При таких размерах это уже не пластина а мембрана, она не изгибается а растяивается. Мембраны нужно считать с учетом больших перемещений (Large Deflections).

 

[Denis54596 0]

Да не учёл мембранные напряжения, большое спасибо за такой развёрнутый ответ!

[karachun 2 038]

@Denis54596 Хотя...

Посчитал у себя в Femap эту пластину, зажатую по узкой стороне. Нагрузка 50 кг/кв.м плюч собственный вес (пластина весит 470 кг а дополнительная нагрузка - еще 300 кг).

Прогибь в линейной статике - 0.72 м, в нелинейщине с большими перемещениями - 0.68. Я в своих результатах уверен.

Скорее всего это Вы используете sj mepla за пределами ее применимости или допустили ошибки в настройках анализа.

Сама конструкция не выглядит жесткой. На анимации хорошо видна разница между малыми и большими перемещениями. Длинна деформированной пластины, посчитанной в линейной постановке, намного больше изначальной длинны, в реальности такого быть не должно.

В любом случае, такую пластину правильно считать с большими перемещениями.

Изменено 20 апреля 2020 пользователем karachun

[Denis54596 0]

В 20.04.2020 в 22:09, karachun сказал:

@Denis54596 Хотя...

Посчитал у себя в Femap эту пластину, зажатую по узкой стороне. Нагрузка 50 кг/кв.м плюч собственный вес (пластина весит 470 кг а дополнительная нагрузка - еще 300 кг).

Прогибь в линейной статике - 0.72 м, в нелинейщине с большими перемещениями - 0.68. Я в своих результатах уверен.

Скорее всего это Вы используете sj mepla за пределами ее применимости или допустили ошибки в настройках анализа.

Сама конструкция не выглядит жесткой. На анимации хорошо видна разница между малыми и большими перемещениями. Длинна деформированной пластины, посчитанной в линейной постановке, намного больше изначальной длинны, в реальности такого быть не должно.

В любом случае, такую пластину правильно считать с большими перемещениями.

Хм, мне кажется это достаточно странный результат. Вообще считал листовое закалённное стекло, консольно зажатое в нижний зажимной профиль по меньшей стороне.

 

В действительности стекло толщиной 10мм, при нагрузке в 50 кг, не даст подобных деформаций.

 

Сравнивал результат расчёта в нелинейной постановке с учётом мембранных напряжений в SJ MEPLA с протоколом реальных испытаний, результаты достаточно близки, разница порядка 3-5%.

Разница с расчётом в ANSYS значительная, но я, думаю,  это связано с тем, что я недостаточно корректно настроил характеристики материала.

[karachun 2 038]

45 минут назад, Denis54596 сказал:

стекло

А у меня - сталь. Оглашайте тогда весь список - геометрия, свойства материалов, закрепления и нагрузки (учитывается ли собственный вес). Будем разбираться и сравнивать результаты, мне уже стало интересно.

Чем лучше опишете свою задачу тем больше шансов что ее удастся решить.

В любом случае я бы под таким консольным листом стекла не стоял.

[Fedor 1 597]

Цитата

Прогибь в линейной статике - 0.72 м, в нелинейщине с большими перемещениями - 0.68. Я в своих результатах уверен.

Зря. Учет нелинейности понижает жесткость и прогибы должны быть больше ... 

Цитата

При расчёте консольно зажатой пластины толщиной  10мм, габаритами 2х3 м,

Посчитайте как консольную балку из сопромата . Это будет как вариант с коэффициентом Пуассона ноль.  Такая по любому  отломится :) 

[karachun 2 038]

@Fedor По моему опыту получается как раз наоборот. Здесь дело не только в жесткости но в том что без больших перемещений пластина только изгибается. При достаточно большой силе можно получить прогиби на несколько порядков больше размера самой пластины, что явно нефизично. С геометрической нелинейностью такого не произойдет - пластина будет растягиваться и изгибаться.

Вы сами можете легко это проверить, повторив мой расчет. Размеры пластины 2х3 м, толщина 10 мм, материал - обычная линейная сталь 2е11/0.3/7800, на поверхности пластины дополнительно приложена распределенная масса 50 кг/кв.м, нагрузка - стандартное ускорение. Пластина консольно защемлена по узкой стороне. Расчет на пять минут.

[Fedor 1 597]

Возьмите вместо заделки шарниры и задайте перемещение другому краю метр вниз. При линейной постановке увидите как распухнет пластина. То есть станет жестче.  У Вас же эпюра момента и при консоли одинаковая. А по определению деформации при учете нелинейных членов будут больше, то есть при той же нагрузке прогибы будут больше ... :) 

Изменено 22 апреля 2020 пользователем Fedor

[AlexKaz 1 822]

 

В 21.04.2020 в 00:09, karachun сказал:

Посчитал у себя в Femap эту пластину, зажатую по узкой стороне

Немного не по теме: в Femap есть возможность задать начальные деформации или напряжения в локальной системе координат элемента? А потом экспортировать сетку с начальными величинами в LS-DYNA к примеру? В LS-PrePost только глобальные начальные, или я чего-то не знаю....

[karachun 2 038]

@Fedor Не-не-не. Я первый предложил задачу, так что сперва посчитайте мой вариант а потом будем разбираться с другими вариантами. Аргументы это хорошо, но если они подкреплены расчетами то это еще лучше. Так что извините, но пока Вы не покажете мне расчетом что деформация этой пластины с нелинейной геометрией сильно отличается от 0.68 я Вам не поверю.

30 минут назад, Fedor сказал:

При линейной постановке увидите как распухнет пластина.

Так она уже распухла - это и видно на анимации, пластина в линейной постановке длиннее чем нужно. Узлы пластины при малых перемещениях деформируются только по вертикали.

32 минуты назад, Fedor сказал:

У Вас же эпюра момента и при консоли одинаковая.

Нет, не одинаковые. У деформированной пластины ЦТ ближе к оси, значит момент на ней меньше.

Давайте возьмем предельный случай - пластина длинной не 3 м а 3 км. Это уе не пластина а мембрана, она от такой нагрузки вертикально провиснет на пол шестого и какой-то момент будет только около заделки, а в основной части будет только растяжение.

@AlexKaz Я, честно говоря, и не знаю. Я с такими задачами никогда и не сталкивался.

Лучше задайте этот вопрос в Siemens Comunity. Вот сюда.

https://community.sw.siemens.com/s/topic/0TO4O000000MikcWAC/simcenter-femap

Регистрация там бесплатна. На форуме сидит и часто отвечает как минимум один разработчик Фемапа - Марк Шерман (masherman_2019). Если кто и знает ответ то это он.

Только когда будете создавать новую тему - нужно добавить в теги "Semcanter Femap". Недавно форум переехал на новый движок и там нет привычных разделов, как у нас. Все темы по КАЕ (Настран, Фемап, Ныкс, СтарЦЦМ, Амесим и еще куча разных пакетов) свалены в общую ленту и их можно отфильтровать только по тегам.

[karachun 2 038]

28 минут назад, karachun сказал:

"Semcanter Femap"

*Simcenter Femap

[ДОБРЯК 602]

1 час назад, Fedor сказал:

Цитата

Прогибь в линейной статике - 0.72 м, в нелинейщине с большими перемещениями - 0.68. Я в своих результатах уверен.

Зря. Учет нелинейности понижает жесткость и прогибы должны быть больше ... 

В данной задаче жесткость будет больше. Мембранная составляющая учитывается.

Поэтому жесткость будет больше...

1 час назад, karachun сказал:

При достаточно большой силе можно получить прогиби на несколько порядков больше размера самой пластины, что явно нефизично.

Если задача имеет физический смысл,  то прогибы не изменятся на несколько порядков.

При данных граничных условиях.

[Fedor 1 597]

Сделайте все то же самое, но с узкой балкой заделанной консольно . Потом расширяйте ... 

Я говорю о механике и здравом смысле, а не программке :) 

 

А в линейной не учитывается в оболочечных ?  Это легко проверить просто растянув ...  

Плюнуть на все гипотезы и решить нормально трехмерными элементами. И для балочки сначала, потом расширять до пластинки и вводить гипотезы. И все дела :) 

Изменено 22 апреля 2020 пользователем Fedor

[karachun 2 038]

25 минут назад, Fedor сказал:

Сделайте все то же самое, но с узкой балкой заделанной консольно

Это ничего не поменяло. Перемещения в линейно постановке больше. Прут 1х1х300 см, сталь прежняя, нагрузка - только собственный вес.

53 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Если задача имеет физический смысл,  то прогибы не изменятся на несколько порядков.

При данных граничных условиях.

Да, в этом случае уже не правильно говорить о физичности. Правильно будет просто говорить  том что чем ближе пластина к мембране тем больше разница между линейным и нелинейным анализом. Без привязки к физичности.

25 минут назад, Fedor сказал:

Я говорю о механике и здравом смысле, а не программке :)

Я верю только цифрам.

Ваши агрументы мне понятны но не подкреплены расчетами. Не вижу смысла дальше спорить.

https://youtu.be/NFN-6frMxUo?t=3744

[ДОБРЯК 602]

45 минут назад, karachun сказал:

Да, в этом случае уже не правильно говорить о физичности. Правильно будет просто говорить  том что чем ближе пластина к мембране тем больше разница между линейным и нелинейным анализом. Без привязки к физичности.

Если закрепить с двух сторон то будет большое изменение жесткости.

Можно проверить на уровне троса...

[Fedor 1 597]

Цитата

Я верю только цифрам.

Важно не число, а понимание - учат классики. - 

Цитата

аналогия между нелинейно-упругими и упругопластическими телами является одной из руководящих идей в современной теории пластичности 

писал Новожилов на стр 79.   :) 

Вроде и Качанов писал об этом, но лень искать :)

[karachun 2 038]

1 час назад, Fedor сказал:

Важно не число, а понимание - учат классики.

Понимайте как хотите. Без численного подтверждения я Вам не поверю.

1 час назад, Fedor сказал:

но лень искать :)

Я вот тоже открыл классика - Пластины и оболочки Тимошенко.

Вот такой прогиб центра получается у жестко защемленной круглой пластины, равномерно нагруженной давлением по элементарной теории (малые деформации). a - радиус, D - изгибная жесткость, h - толщина.

Спойлер

А вот эта же зависимость для больших перемещений. Это приближенная формула но она удовлетворительно совпадает с экспериментом.

Спойлер

Прогибь во втором варианте всегда будет меньше чем в первом.

Вот даже есть диаграмма сравнения двух вариантов.

Спойлер

Я привел только один частный пример, но он противоречит Вашему здравому смыслу.

Как быть? Кого назначим виноватым? Меня, Ваш здравый смысл, Добряка или Качанова?

Изменено 22 апреля 2020 пользователем karachun

[Fedor 1 597]

Вы не привели ссылку на второй источник.  Думаю, что там надо сменить знак  поправки . :)

Насколько понял там добавляют сопротивление со стороны растяжения , а нелинейность деформаций и не учитывают ... 

Изменено 22 апреля 2020 пользователем Fedor

[karachun 2 038]

1 минуту назад, Fedor сказал:

Вы не привели ссылку на второй источник.

Это все из Пластин и оболочек Тимошенко. Главы:

16. Равномерно нагруженная круглая пластинка.

и

97. Приближенные формулы для равномерно нагруженной круглой пластинки с большими прогибами.

https://dwg.ru/dnl/5570

У Вас источников пока по сути и нет - источник где-то там, не помню где.

17 минут назад, Fedor сказал:

Насколько понял там добавляют сопротивление со стороны растяжения , а нелинейность деформаций и не учитывают ... 

Хорошо, но даже если эта формула и не будет работать для очень больших деформаций, то даже в пределах прогиби на пару толщин видно что разница между линейным и нелинейным решением уже значительна.