SW Non linear dynamic study симуляция удара

[ak762 308]

Решил попробовать провести анализ падения тела в NL dynamic с целью разобраться в тонкостях настройки анализа и дальнейшего использования в практических задачах

требуются советы т.к. возникают некоторые вопросы из за отсутствия опыта и практики применения 

 

1. Алюминиевый фланец D150хd100xL15 mm (material plastic) падает с высоты 2м на стальную наковальню (material elastic) время расчета 30е-6 сек, 

    цель узнать остаточные деформации фланца и сопутствующие данные (напряжения в месте контакта, контактные силы, затраченную энергию)

2.  После расчета для понимания правильности результатов хочу сравнить баланс энергии, но СВ показывает ноль во всех элементах 

если это проблема СВ, то правильно ли я понимаю что я могу посчитать затраченную энергию методом указанным в другой ветке

3. Когда смотрю на возникающие напряжения в узле в месте контакта , графики изменения скорости  и  силы контакта то смущает что при стремлении скорости и силы к нулю напряжения растут. В моём понимании пики скорости и силы в начальный момент выше а значит и напряжения должны быть больше чем когда система успокаивается.

что и где не так?

4.  Можно ли использовать симметрию в Non linear dynamic при расчете удара? 

      попробовал считать половину модели, считать считает, но так как не уверен в адекватности результатов полной модели то результаты 1/2 непонятны тем более

5. как в Non linear dynamic задавать зависимость мехсвойств от скорости деформации?

 

ну и в конце вот отсюда цитата: 

В 12.04.2018 в 12:26, piden сказал:

Ну так! В Дайне-то любой посчитает! А вот в SW... 

 

кому будет интересно модель с расчетом в СВ2017 здесь https://yadi.sk/d/W4W7qH5kYGJo2Q

 

 

[ak762 308]

чего-то все картинки под спойлеры не спрятались, все внизу прикрепились

[karachun 2 038]

3 часа назад, ak762 сказал:

Можно ли использовать симметрию в Non linear dynamic при расчете удара? 

      попробовал считать половину модели, считать считает, но так как не уверен в адекватности результатов полной модели то результаты 1/2 непонятны тем более

С одной стороны - это динамическая задача а в динамике, для подобия, нужно что бы все формы совпадали. Плоскость симметрии отсечен несимметричные формы относительно этой плоскости. Но с другой стороны деталь и так симметрична вдоль и поперек - можно применить сразу две плоскости симметрии.

Если бы расчет удара был неимоверно трудоемким то я бы прогнал перед этим расчет собственных частот для незакрепленного бублика с/без симметрии. Если первые 10 форм совпадают то можно упрощать.

Если расчет удара не очень трудоемкий то я бы в любом случае отработал задачу на одной четверти а потом сравнил результаты с полной моделью.

3 часа назад, ak762 сказал:

После расчета для понимания правильности результатов хочу сравнить баланс энергии, но СВ показывает ноль во всех элементах

А деформация там есть? Может это энергия от пластической деформации а пластика там не наступила. Хотя, все равно, после отскока кольцо должно еще колебаться по одной из первых форм, как камертон.

3 часа назад, ak762 сказал:

кому будет интересно модель с расчетом в СВ2017 здесь

Закиньте модель еще сюда https://fex.net/

У меня загрузка с яндекса будет идти целую вечность.

[ak762 308]

1 hour ago, karachun said:

Если расчет удара не очень трудоемкий то я бы в любом случае отработал задачу на одной четверти а потом сравнил результаты с полной моделью.

я сравнивал, четверть с половинкой результаты довольно близкие, а полная модель отличается

 

1 hour ago, karachun said:

Если бы расчет удара был неимоверно трудоемким то я бы прогнал перед этим расчет собственных частот для незакрепленного бублика с/без симметрии. Если первые 10 форм совпадают то можно упрощать.

 

про linear dynamic читал в интернете что нельзя использовать симметрию,  про Non linear dynamic очень скудная информация, а теперь стало понятно почему симметрию использовать нельзя и как это проверить,  10 форм не совпадают

 

1 hour ago, karachun said:

А деформация там есть? Может это энергия от пластической деформации а пластика там не наступила.

показывает и пластик и эластик в эквивалентных деформациях, а тотал энерджи полный ноль

 

 

 

склоняюсь что СВ не умеет считать энергию, вопрос только можно ли использовать методологию расчета в НЛ статике ->  к НЛ анализу в динамике 

On 3/13/2018 at 9:53 AM, piden said:

Как половина произведения силы на перемещение для линейной задачи. Площадь треугольника под графиком силы от перемещения.

Spoiler

 

 

загрузил  https://fex.net/s/nz2efxb

Изменено 13 мая 2020 пользователем ak762

[karachun 2 038]

1 час назад, ak762 сказал:

про linear dynamic читал в интернете что нельзя использовать симметрию,  про Non linear dynamic очень скудная информация

Там я имел в виду не МКЭ а саму физику процесса - после отскока кольцо будет колебаться, если симметрия этому мешает то она не подходит.

1 час назад, ak762 сказал:

вопрос только можно ли использовать методологию расчета в НЛ статике ->  к НЛ анализу в динамике

У меня сомнения - что в данной задаче сила а что перемещение? И это динамика - есть еще и кинетическая энергия.

Известно что в начальный момент времени у кольца есть некоторая кинетическая энергия.

Больше энергии в систему не заходит. Хотя если в момент касания у контактных поверхностей будет большое проникновение то контакт может добавить дополнительно некоторое кол-во энергии. Пусть сперва мы этим пренебрежем - шаг по времени достаточно мелкий.

Удар неупругий, часть энергии уйдет на остаточную деформацию, часть съест демпфирование (скорее всего немного), часть останется в детали в виде кинетической энергии при отскоке и часть останется в виде упругих колебаний (наверное тоже не много).

Ммм...

Тогда получается что энергия ушедшая на пластическую деформацию это разница между кинетической энергией до удара и после удара. С учетом предыдущих оговорок. Как-то так.

Что бы исключить численные выбрыки можно сделать очень маленький шаг (если можно задать переменный шаг по времени) в момент касания или выбрать алгоритм без штрафов. Я не знаю - есть ли все это в солиде.

Найти где в солиде задается демпфирование и выставить его в ноль - процесс импульсный, демпфирование не нужно. Выключить гравитацию - чтобы после отскока деталь не замедлялась, иначе надо будет считать кинетическую+потенциальную энергию, хотя в паре миллиметров от поверхности она и будет околонулевой.

Изменено 13 мая 2020 пользователем karachun

[ak762 308]

2 hours ago, ak762 said:

загрузил  https://fex.net/s/nz2efxb

я файл залил как просили, 

демпфирование не используется там нули и контакт используется без проникновения

49 minutes ago, karachun said:

Что бы исключить численные выбрыки можно сделать очень маленький шаг (если можно задать переменный шаг по времени) в момент касания или выбрать алгоритм без штрафов. Я не знаю - есть ли все это в солиде.

переменный шаг задать можно, а вот алгоритм штрафов для меня не понятный термин в солиде

на всякий случай приложил парасолид, может кто в других программах посчитает для сравнения

test1_NL_dynamic.x_b

 

42 minutes ago, karachun said:

У меня сомнения - что в данной задаче сила а что перемещение? И это динамика - есть еще и кинетическая энергия.

имеем только реальные данные по кинетической или потенциальной энергии в качестве точки отсчета, и как тогда понять что это не цветные картинки, а подобие реальности.

вот вопрос 3 в первом посте это нормально с точки зрения физики процесса что

7 hours ago, ak762 said:

при стремлении скорости и силы к нулю напряжения растут

 

[karachun 2 038]

21 минуту назад, ak762 сказал:

я файл залил как просили, 

Да, я видел. Только в солиде я нелинейную динамику никогда не считал так что рассуждаю с позиций общего МКЭ.

29 минут назад, ak762 сказал:

на всякий случай приложил парасолид, может кто в других программах посчитает для сравнения

Завтра постукаю эту деталь в Настране.

32 минуты назад, ak762 сказал:

при стремлении скорости и силы к нулю напряжения растут

Это сразу после отскока или в верхней точке полета?

47 минут назад, ak762 сказал:

и как тогда понять что это не цветные картинки

Сравнить энергию пластической деформации всех элементов с кинетической но солид ее не отображает.

33 минуты назад, ak762 сказал:

а вот алгоритм штрафов для меня не понятный термин в солиде

Вот слайд из презентации для ансиса.

https://www.epsilonfea.com/wp-content/uploads/2015/05/Contact_Update.pdf

Если узел проникает внутрь ответной поверхности то на следующей итерации (внутри шага по времени) к нему прикладывают силу, которую находят как контактная жесткость (фиктивная величина, задается в свойствах контакта, можно задать какой угодно) помноженную на глубину проникновения, получается такой себе штраф.  За несколько итерация эта сила должна уравновесить реакцию верхней части. Собственно от этого узлы при контакте всегда немного проникают внутрь контактной поверхности - без проникновения не будет силы. Для динамики это по сути нарушение закона сохранения энергии. Если сильно ошибиться с шагом то деталь слишком глубоко внедриться внутрь поверхности и получит кучу дополнительной энергии - контакт будет "стучать".

Вот так.

http://cccp3d.ru/topic/92253-хитрые-математические-и-физические-задачки/page/28/?tab=comments#comment-937237

http://cccp3d.ru/topic/92253-хитрые-математические-и-физические-задачки/page/28/?tab=comments#comment-937253

Это популярный контактный алгоритм, скорее всего солид тоже его использует.

@karachun Предлагаю немного упростить задачу и взять для сравнения цельняковый фланец, без отверстий - меньше надо будет мешить и сетку можно сделать регулярной. И считаем четверть - пока сравниваем только результаты программ.

[ak762 308]

10 hours ago, karachun said:

Это сразу после отскока или в верхней точке полета?

это на пртяжении времени расчета 30е-6 сек,

последние 3 картинки в первом посте  - 2-е это графики поведнния узла в месте контакта, напряжения и скорость

3-я картинка это сила контакта в месте касания

Изменено 14 мая 2020 пользователем ak762

[karachun 2 038]

@ak762 Я о Вас не забыл. Открыл проект и вижу что в в модели включены сразу два контакта Bonded и NoPenetration, мне это не нравиться. Возможно бублик на самом деле приклеен к плоскости и в этом и проблема. В любом случае я сделаю модель по новому.

P.S. Дырки внутри эскиза, в институте меня за такое бы не похвалили)

Изменено 17 мая 2020 пользователем karachun

[ak762 308]

1 minute ago, karachun said:

Я о Вас не забыл

спасибо, 

Global Bonded всегда идет по умолчанию, не стал удалять т.к в СВ contaсt sets имеет приоритет против  component contacts 

NoPenetration сет переопределяет тип контакта внешнего диаметра и плоской поверхности, а больше там 2 детали никак не контактируют друг с другом.

Если посчитаете в своем  софте в котором лучше умеете,  с идентичными данными из моей модели то было бы интересно

узнать тотал энергию деформации, ВонМизес стресс и перемещения, чтобы понять насколько точно СВ считает NL dynamic

[karachun 2 038]

1 минуту назад, ak762 сказал:

Если посчитаете в своем  софте в котором лучше умеете,

В процессе.

1 минуту назад, ak762 сказал:

Global Bonded всегда идет по умолчанию, не стал удалять

Но тогда получается коллизия, есть контакт и есть Bonded - когда две части склеенны вместе.

[ak762 308]

так нет коллизии NoPenetration сет пиреписывает  Bonded  то есть система игнорирует Bonded  как написано в справочных материалах по СВ

было как то в других расчетах что без Global контакт расчет  вываливался, стал оставлять и использовать contaсt sets для переопределения контактов

но вы зародили во мне сомнения попробую пересчитать  без Bonded и сравнить результаты

 

 

[Jesse 960]

 

В 13.05.2020 в 16:32, ak762 сказал:

5. как в Non linear dynamic задавать зависимость мехсвойств от скорости деформации?

если вас интересуют пластические деформации, то по идее это уже более крутая модель вязкопластичности. в СВ её нет. Для упругих деформаций есть модель Viscoelastic. Вообще, в теории пластичности оперируют и временем,  и скоростями деформации.. Но там время - это суть параметр. А скорости деформаций вводятся кое где, потому что с ними удобнее работать. 
Но вообще это интересный вопрос, не задумывался об этом.. об использовании правильной модели материала при анализе ударных/быстропротекающих процессов в нелинейной динамике...
По идее, напряжения и деформации по-любому будут не в одной фазе (что по сути и есть утрированное опр-е "вязкости" при деформировании).. видимо, просто где-т этим можно пренебречь, но для первой вариации расчёта в любом случае нужна модель попроще.. Mises-plastic

 

В 13.05.2020 в 23:20, karachun сказал:

Там я имел в виду не МКЭ а саму физику процесса - после отскока кольцо будет колебаться, если симметрия этому мешает то она не подходит.

хех, интересно.., но тогда по этой логике и в нелинейной статике  не всегда можно юзать симметрию, ибо мы можем потерять какую-либо форму потери устойчивости..

 

В 14.05.2020 в 00:23, ak762 сказал:

вот алгоритм штрафов для меня не понятный термин в солиде

это не термин в Солиде, это термин в МКэ..)). Один из итерационных методов решения контактной задачи. Если бы вы внимательней следили за срачем между Добряком и Фёдором  читали тему ХИтрые задачки МКЭ и МДТТ, то там это уже обсуждалось. Есть ещё метод множителей Лагранжа, Шварца и какой-то гибридный между Лагранжем и штрафами вроде... Кстати, так и не умозрели до конца, контактная задача это отдельный итерационный процесс или нет..))

4 минуты назад, ak762 сказал:

но вы зародили во мне сомнения попробую пересчитать  без Bonded и сравнить результаты

пересчитать есть смысл, если задача не сходится по неведомой причине.. у Аляма пример был, где он переопределил наборами контактов глобальный контакт по всем возможным граням. То есть глобальный контакт, какой его не выбери, уже ничего решает.. Но посчитать получилось только с "Проникновение допускается"..)) 
Глюк мб. Надеюсь, уже фиксанули. То была вроде 12 версия..))

попробую кстать прикинуть эту задачку у себя попозжа, правда у меня ноут i7-7700HQ, чувствую, что пластику с контактом в трёхмерке считать будет до второго пришествия..)) в 2Д ещё можно было бы...
 

[karachun 2 038]

6 минут назад, ak762 сказал:

NoPenetration сет пиреписывает  Bonded  то есть система игнорирует Bonded  как написано в справочных материалах по СВ

Может оно и так, но я придерживаюсь такого принципа - в модели не должно быть лишних объектов. Чем меньше объектов тем меньше возможных ошибок.

Пол года назад считал одну задачу и там у меня на одном из этапов надо было отключить часть элементов зазора и убрать висячие узлы. Я поленился делать отдельную группу для модели без лишних узлов, вместо этого я просто зафиксировал их по всем степеням свободы и при расчете получил ошибку.

1 минуту назад, Jesse сказал:

хех, интересно.., но тогда по этой логике и в нелинейной статике  не всегда можно юзать симметрию, ибо мы можем потерять какую-либо форму потери устойчивости..

Да, если закрепить стержень двумя плоскостями симметрии и пытаться вывести его из равновесия боковой силой то ничего не получиться.

10 минут назад, Jesse сказал:

если вас интересуют пластические деформации, то по идее это уже более крутая модель вязкопластичности. в СВ её нет.

Почему? Есть билинейная модель, можно и s-s кривую задать.

@Jesse Присоединяйся к расчетам. Я упростил модель до одной четвертушки. Я уже настроил ГУ и материалы но настройки решателя не трогал. В модели изначально зазор 1 мм. По предварительным прикидкам на весь процесс должно уйти 0.001 с.

А то если я сам посчитаю и в солиде и результаты не сойдутся то меня будут обвинять в том что я это специально плохо посчитал что бы показать превосходство Фемапа над солидом.

В 14.05.2020 в 11:44, ak762 сказал:

то на пртяжении времени расчета 30е-6 сек

Мне кажется что время слишком короткое но это пока только грубые прикидки. Можете тоже просчитать мою модель - она проще и предсказуемее.

Donut_karachun_edition.SLDPRT

[ДОБРЯК 602]

24 минуты назад, Jesse сказал:

 

В 13.05.2020 в 23:20, karachun сказал:

Там я имел в виду не МКЭ а саму физику процесса - после отскока кольцо будет колебаться, если симметрия этому мешает то она не подходит.

хех, интересно.., но тогда по этой логике и в нелинейной статике  не всегда можно юзать симметрию, ибо мы можем потерять какую-либо форму потери устойчивости..

В статике можно юзать) симметрию. А в динамике не все формы колебаний будут симметричными или кососимметричными.

Собственные формы не все симметричные...

[karachun 2 038]

@ДОБРЯК

8 минут назад, karachun сказал:

если закрепить стержень двумя плоскостями симметрии и пытаться вывести его из равновесия боковой силой в нелинейном статическом решателе с использованием Arc Length то ничего не получиться

 

[ДОБРЯК 602]

3 минуты назад, karachun сказал:

@ДОБРЯК

12 минут назад, karachun сказал:

если закрепить стержень двумя плоскостями симметрии и пытаться вывести его из равновесия боковой силой в нелинейном статическом решателе с использованием Arc Length то ничего не получиться

 

Так это уже не симметричная нагрузка.

[Jesse 960]

9 минут назад, ДОБРЯК сказал:

14 минут назад, karachun сказал:

23 минуты назад, karachun сказал:

если закрепить стержень двумя плоскостями симметрии и пытаться вывести его из равновесия боковой силой в нелинейном статическом решателе с использованием Arc Length то ничего не получиться

 

Так это уже не симметричная нагрузка.

@karachun смог вообразить только это. Относительно верт плоскости нагрузка не симметрична

25 минут назад, karachun сказал:

Почему? Есть билинейная модель, можно и s-s кривую задать.

ну так. билинейная модель - модель пластичности. А у нас удар, динамика... мне вот и стало интересно: в таких ситуациях модель, учитывающая вязкость (рассинхронность напряжений и деформаций) будет ведь более точнее. Чтобы получить более корректный ндс...
И в явной, и неявной динамике.

[karachun 2 038]

@ДОБРЯК @Jesse Ну да - пример не очень хорош.

Вот пример получше - есть труба с защемленными концами, нагруженная внешним давлением. Пускай труба теряет устойчивость по форме с пятью полуволнами. Тогда использовать две плоскости симметрии нельзя - число волн будет кратно четырем.

[ДОБРЯК 602]

6 минут назад, karachun сказал:

@ДОБРЯК @Jesse Ну да - пример не очень хорош.

Вот пример получше - есть труба с защемленными концами, нагруженная внешним давлением. Пускай труба теряет устойчивость по форме с пятью полуволнами. Тогда использовать две плоскости симметрии нельзя - число волн будет кратно четырем.

Если правильно решается линейная статическая задача, то правильно решается нелинейная статическая задача.

Задачу которую решал Борман, гибкая линейка. Решается с условиями симметрии на половинке линейки.

А с полуволнами это видимо задача на собственные значения. Эта задача не решается с условиями симметрии... Но это уже и не статическая задача.