Удар льда в Solid Works Simulation

[kovrov.as 0]

Всем привет! Друзья, подскажите пожалуйста, совсем отчаялся в предверии защиты дипломного проекта! Перед мною стоит задача рассчитать удар в Solid Works Simulation объекты исследования - борт судна (танкера) и льдина, которая ударяется о корпус судна со скоростью 4 уз. Я, используя методичку преподавателя, создал необходимые параметры данного исследования (нелинейное исследование): задал контакты, создал крепления, жестко зафиксировал борт, задал ограничения в перемещении льдины, задал скорость движения льдины с помощью исходного уравнения; сетку удалось создать только на основе кривизны и самую грубую (для ускорения расчета), задал конечное время 0,5 сек, и инкремент, которым я уже варьировал несколько раз от 0,05 до 1,25. Проблема в том, что исследование запускается, расчет доходит до какого-то значения прогресса и зависает, вернее не зависает, а просто останавливается, при этом ресурсы компьютера используются: ЦП загружается по максимуму, ОЗУ используется программой и решателем, но прогресс не движется! В последний раз я запустил исследование первые 75% прогресса прошли быстро (за 1,5 часа), а далее расчет остановился и так уже 20 часов никакого движения! Подскажите пожалуйста, в чем дело, какие хитрости могут быть в данных расчетах. Знаю что Solid Works мало приспособлен к таким исследованиям, мне советовали Ansys, но я, скачав его с офф.сайта, не могу его установить! (все кнопки в программе установщике неактивны). Компьютер у меня тоже не самый слабый Intel i3 1,9 Ггц, памяти ОЗУ 6 ГБ. Если возможно, ради инженерного интереса, могу выслать свою сборку, и буду очень благодарен тому, что решит у себя задачу удара и вышлет результаты. Помогите! Преподаватель на карантине.

[Jesse 960]

8 часов назад, kovrov.as сказал:

Проблема в том, что исследование запускается, расчет доходит до какого-то значения прогресса и зависает, вернее не зависает, а просто останавливается, при этом ресурсы компьютера используются: ЦП загружается по максимуму, ОЗУ используется программой и решателем, но прогресс не движется!

проблема в том, что вы смоделировали тонкий корпус судна объёмными конечными элементами, которые близки к вырожденным (очень маленькое соотношение сторон Aspect Ratio). Соотв-но, используя итеративный решатель, 

 

программа никак не может достичь сходимости, потому что какой-то конечный элемент/конечные элементы стали вырожденными в процессе деформирования.
 

Возможные пути решения проблемы:
1) мельчить сетку - на слабом железе будет считаться мегадолго;

2) использовать прямой решатель Direct Sparce вместо FFe (в настройках анализа)

 

3) Использовать вместо объёмных КЭ оболочечные - самый оптимум для вас вариант: и размерность сократится (считаться быстрее будет), и точность приемлемая будет. Хотя использование оболочек в контактных задачах это отдельный вопрос, потому что у них отсутствует нормальное напряжение по нормали к оболочке, а имеено оно имеет определяющее значение в контактных задачах....
Можете прям из дерева Симулейшн нажать на твёрдое тело и "определить оболочку выбранными гранями", но я бы лучше нарисовал расчётную модель с нуля с помощью поверхностного моделирования Solidworks - благо модель у вас несложная..
Ещё важно иметь относительно плотную сетку в местах контакта, в вашем случае корпуса и льдины. Это делается через ПКМ на "Сетка" - "применить элементы управления сеткой"
И ещё совет: можете смело  всегда ставить Direct решатель в нелинейных анализах - с ним результаты точнее и меньше шансов ошибиться, хоть и считает (иногда) дольше.

Удачи!
 

Изменено 1 мая 2020 пользователем Jesse

[Jesse 960]

как лёд  моделировали кстать? имею в виду модель материала..)
да и хрупкий он, трескаться/ломаться при ударе может.. но это дело слишком жирно будет моделировать..)
вот беглым гуглингом наткнулся на статейку про физ-мех свойста льда, мб полезно будет.
Там вроде использовали модель ползучести, в Солиде такое есть.
https://diffjournal.spbu.ru/pdf/lobanov.pdf
 8 страничек, прочитайте её целиком и интересные моменты отпишите сюда..)

[Victoria 104]

Правдоподобность полученного решения в Solidworks будет минимальной. Мне так кажется...

Например, как будет учтено растрескивание?

Изменено 2 мая 2020 пользователем Victoria

[Victoria 104]

В приведенной статье (см ссылку Jesse) применялась LS-DYNA.

[Jesse 960]

1 час назад, Victoria сказал:

Например, как будет учтено растрескивание?

если интересует НДС только обшивки корабля, то никак можно не учитывать. То что лёд не трескается в запас пойдёт: растрескивание - суть диссипация упругой и кинетической энергии на образование и рост трещин; напряги в зоне контакта ещё меньше будут.
Да и для начала стоит просчитать и посмотреть что будет с "цельным" нерушимым куском льда.

Изменено 2 мая 2020 пользователем Jesse

[Victoria 104]

В этом смысле согласен

[Orchestra2603 224]

On 5/1/2020 at 10:55 PM, Jesse said:

как лёд  моделировали кстать? имею в виду модель материала..)

я как-то тоже задался таким вопросом... прошло 4 года, все оперек перечитано, и до сих пор нет однозначного ответа )))

я убежден, что на данный момент никто в мире не предожил удовлетворительную модель материала так, чтобы она попадала хотя бы +-15%  (по динамике во времени и по распределению по пятну контакта) в натурные данные по нагрузкам на корпус судна даже в случаях, где доминирует разрушение по изгибному сценарию, что относительно проще. А тут - дробление о вертикальную стенку... А там еще scale  effect... Там вообще дискуссии ведоуться чуть ли не 50 лет уже.

Все публикации про одно и то же: берут какую-то модель материала и подгоняют параметры под известные лабораторные испытания. Но никто как-то не показывает, как такая модель работает на другом наборе данных на других испытаниях. Про натурные данные - вообще почти ничего. 

On 5/2/2020 at 5:01 PM, Jesse said:

если интересует НДС только обшивки корабля, то никак можно не учитывать. То что лёд не трескается в запас пойдёт: растрескивание - суть диссипация упругой и кинетической энергии на образование и рост трещин; напряги в зоне контакта ещё меньше будут.
Да и для начала стоит просчитать и посмотреть что будет с "цельным" нерушимым куском льда.

не все так просто и однозначно... есть разные режимы разрушения. Там играет роль скорость, температура, многоосность НДС.. На практике максимальные нагрузки получаются при некоторой комбинации этих параметров..

 

В общем, если @kovrov.as будет рассматривать это дело так схематично: одно упругое тело бьется о другое, и фиг с ним с материалом, то это нормально потянет на студ. работу. Если бороться за правдоподобность, то это просто неподъемное мероприятие. Имхо.

[Jesse 960]

2 часа назад, Orchestra2603 сказал:

Там вообще дискуссии ведоуться чуть ли не 50 лет уже.

мда.. не повезло товарищу с выбором тематики дипломного проекта))))
сам обратил внимание как мало инфы про модели поведения льда в таких задачах..

 

3 часа назад, Orchestra2603 сказал:

А там еще scale  effect...

это из явной динамики термин?

[Orchestra2603 224]

41 minutes ago, Jesse said:

это из явной динамики термин?

Нет. Это эффект влияния размера образца при испытаниях. 

Ну, например, если проводить тест на трещиностойкость K_Ic изолированной краевой трещины нормального отрыва (Mode I Edge crack) на квадратных пластинах (льдинах) и анализировать результаты, как принято в линейной упругой механике разрушения, то получается, что различия на порядок в зависимости от размера льдины.

Кроме этого, во всяких прочностных параметрах так или иначе просматривается сильная зависимость от размера зерна.

Там вообще столько всяких нюансов - просто дичь. Целая наука - ледовая механика :) 

Изменено 4 мая 2020 пользователем Orchestra2603

[Victoria 104]

Нашлось в архивах:

В.А.Лобанов
Моделирование льда в задачах с конечноэлементной постановкой

=

Студент Е. А. Салганик
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ
ВИБРАЦИЯ ШЕЛЬФОВЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ ЛЬДА

=

Инженер-гидротехник Е.А. Салганик
Вибрация шельфовых сооружений при действии льда

=

NUMERICAL MODELLING OF HAILSTONE IMPACT ON THE  LEADING EDGE OF A WIND TURBINE BLADE

=
Hanna Aarnes Nisja
Numerical Modelling of Brittle Failure in Ice Structures

=

Ekaterina Kim
Experimental and numericalstudies related to the coupled behavior of ice mass and steelstructures during accidental
collisions           Doctoral Thesis

==

==

Пригодится студенту (возможно)

 

Задачу в LS-Dyna можно сделать за пару часов, но все материалы будут с потолка (или с интернета)

Изменено 4 мая 2020 пользователем Victoria

[Jesse 960]

51 минуту назад, Victoria сказал:

Пригодится студенту (возможно)

чё т студент активности нисколько не проявляет в его же созданной теме.. видимо, решил купить дипломный
ну или нашёл чела, который решит задачку за него и оформит дипломный

Изменено 4 мая 2020 пользователем Jesse

[soklakov 1 475]

В 02.05.2020 в 17:01, Jesse сказал:

То что лёд не трескается в запас пойдёт: растрескивание - суть диссипация упругой и кинетической энергии на образование и рост трещин; напряги в зоне контакта ещё меньше будут.

вообразите, какие тогда будут запасы)) и какова толщина борта.

определение ледовых нагрузок даже на базе экспериментальных данных - тема для битв дтнов. бьются за то, чья методика правильная. в основном в Питере, так как там большая часть судостроителей проектировщиков.

то есть понимаете... даже имея кучи экспериментов в ледовом бассейне КГНЦ, оцень трудно создать ТЗ с адекватными реальности нагрузками на ледокол. а самое смшеное, что численно моделировать крошение льда все равно ни к чему, ведь не будешь же каждый новый кораблик со всех сторон льдом стукать. будешь просто пятно давления прикладывать, вопрос какой величины.

кажется, что если бы у нас была верная модель, то тогда мы бы обстукали борт льдиной со всех сторон и сэкономили бы на экспериментах. и тут мы вспоминаем, что реальный лед - весьма неоднородная, даже случайная штука. и снова не хочется стукать отдельными льдинами, а хочется вернуться к давлению.

[Jesse 960]

17 часов назад, soklakov сказал:

ведь не будешь же каждый новый кораблик со всех сторон льдом стукать. будешь просто пятно давления прикладывать, вопрос какой величины.

то же самое я пидену про воздуховод говорил - зачем заморачиваться, если есть определённый и straigthforward вариант - просто закрепить по всем ст. своб..))

[soklakov 1 475]

В 10.10.2020 в 18:13, Jesse сказал:

то же самое я пидену про воздуховод говорил - зачем заморачиваться, если есть определённый и straigthforward вариант - просто закрепить по всем ст. своб..))

я хз о чем речь