Тело, облегающее поверхность под действием силы тяжести

[kelevara 11]

Добрый день!

Возникла такая задача: имеется некая неровная плита, на которой лежит резиновый шланг. Внутри шланга находятся стальные грузы (возможны разные варианты - от цилиндра до дроби/шариков от подшипников). Нужно смоделировать, как шланг с грузами будет облегать неровности на плите.

Собственно вопрос - в каком пакете такие штуки можно смоделировать? Ну и если где-то схожие задачи уже разбирались, то буду признателен за ссылки.

[piden 2 874]

8 minutes ago, kelevara said:

Нужно смоделировать, как шланг с грузами будет облегать неровности на плите.

А можно действие грузов заменить распределенным давлением? Задача несколько упростится.

 

9 minutes ago, kelevara said:

в каком пакете такие штуки можно смоделировать?

На абстрактный вопрос будет абстрактный ответ. По текущему описанию - в любом тяжелом. А может даже и вообще в любом, способном считать контакт и гиперэластики.

 

Т.е. в любом, кроме ИСПЫ)

[karachun 2 038]

3 минуты назад, kelevara сказал:

Собственно вопрос - в каком пакете такие штуки можно смоделировать?

Любой из раздела.

https://cccp3d.ru/forum/34-динамика-и-прочность/

Задача не простая но и не с таким справлялись. Любой из тяжелых пакетов может работать с гиперэластиками (резины) и моделировать контактное взаимодействие тел. Но будет тяжко.

Сразу рекомендую подумать над тем чтобы заменить воздействие дроби давлением, как будь то шарики очень мелкие и ведут себя как жидкость. В этой задаче как раз взаимодействие множества шариков будет самым сложным - скользящий контакт это всегда не просто, от этого решение будет неустойчивым и банально будет очень долго считаться.

Обычно с резинами только одна проблема - неизвестны мех. свойства. Разных резин много а результатов испытаний мало, а в открытом доступе вообще единицы. Так что готовьтесь или считать приближенно, по тем свойствам что удалось найти, или готовьте пару тысяч долларов за испытания конкретно Вашей резины.

[kelevara 11]

1 минуту назад, piden сказал:

А можно действие грузов заменить распределенным давлением? Задача несколько упростится.

В этом вся загвоздка - необходимо посмотреть, насколько "точно" будет облегать шланг неровности при разном размере/разной форме заполняющих его элементов. Поэтому замена на давление к сожалению не подходит =(

1 минуту назад, karachun сказал:

Любой из раздела.

https://cccp3d.ru/forum/34-динамика-и-прочность/

Задача не простая но и не с таким справлялись. Любой из тяжелых пакетов может работать с гиперэластиками (резины) и моделировать контактное взаимодействие тел. Но будет тяжко.

Сразу рекомендую подумать над тем чтобы заменить воздействие дроби давлением, как будь то шарики очень мелкие и ведут себя как жидкость. В этой задаче как раз взаимодействие множества шариков будет самым сложным - скользящий контакт это всегда не просто, от этого решение будет неустойчивым и банально будет очень долго считаться.

Обычно с резинами только одна проблема - неизвестны мех. свойства. Разных резин много а результатов испытаний мало, а в открытом доступе вообще единицы. Так что готовьтесь или считать приближенно, по тем свойствам что удалось найти, или готовьте пару тысяч долларов за испытания конкретно Вашей резины.

Да, с дробью как говорится одним местом чую, что намучаюсь =) Поэтому сначала хочу с более крупными элементами попробовать - цилиндрические болванки например.

[karachun 2 038]

В поддержку темы и для поднятия ЧСВ скину пару мотивирующих гифок, это все резина.

 

 

7 минут назад, kelevara сказал:

Поэтому замена на давление к сожалению не подходит =(

Плохо но не критично, только больше намучаетесь с контактом и сходимостью. только вот если дробь будет слишком мелкой то упретесь в вычислительные ресурсы - много контактных поверхностей, всем нужно проверять контакт со всеми, может даже суперкомпьютера не хватить.

@kelevara А если не секрет то ради чего все это? Это такая извращенная тема для диплома?

Изменено 1 сентября 2020 пользователем karachun

[kelevara 11]

5 минут назад, karachun сказал:

В поддержку темы и для поднятия ЧСВ скину пару мотивирующих гифок, это все резина.

 

 

Плохо но не критично, только больше намучаетесь с контактом и сходимостью.

Да, гифки безусловно мотивируют )

 

Прошу прощения, если нижеследующий вопрос сильно глупый но все же. На данный момент весь мой расчетный опыт заключается в прочностных расчетах в SW Simulation + немного ЛИРА. Как я понимаю, задачу, которую я описал изначально, считать надо в чем-то вроде ANSYS, правильно? Нет ли случайно каких-то статей/книг, где разбираются задачи подобного класса для подобных расчетных пакетов?

14 минут назад, karachun сказал:

В поддержку темы и для поднятия ЧСВ скину пару мотивирующих гифок, это все резина.

 

 

Плохо но не критично, только больше намучаетесь с контактом и сходимостью. только вот если дробь будет слишком мелкой то упретесь в вычислительные ресурсы - много контактных поверхностей, всем нужно проверять контакт со всеми, может даже суперкомпьютера не хватить.

@kelevara А если не секрет то ради чего все это? Это такая извращенная тема для диплома?

Да, это часть диплома. К счастью спохватился не за месяц до защиты, так что есть время на изучить/разобраться и т.п. (надеюсь) =)

[piden 2 874]

9 minutes ago, kelevara said:

необходимо посмотреть, насколько "точно" будет облегать шланг неровности при разном размере/разной форме заполняющих его элементов.

У вас нету ощущения, что от вас требуют забить гвоздь микроскопом? Ну, или вы задачу так понимаете.

 

Если уж будете так решать, то начните хотя бы в 2д с геометрии одной неровности, стенки шланга и распределенной силы или пары простых тел.

А то еще насмотритесь DEM симуляций... и все шариками захотите засыпать.

 

Помните, что решить задачу "посмотреть, насколько точно будет облегать шланг неровности" намного сложнее, чем задачу "обеспечить хорошее прилегание шланга к неровностям". Для решения последней на практике часто нет смысла численно решать первую.

UPD: увидел про диплом...

13 minutes ago, kelevara said:

так что есть время на изучить/разобраться и т.п. (надеюсь) =)

Тогда, если есть время, то может и до DEM моделей в эксплисите дойдете)

[karachun 2 038]

@kelevara Лира для этого не предназначена.  А вот SW тоже сможет решить такую задачу (есть нелинейщина, контакт и гиперэластики) но...из-за того что там только тетры сетка выйдет в несколько раз тяжелее.

Извини @Jesse но это замечание по существу и с этим ничего не поделать.

 

Ищите "имя пакета+hyperelastic modeling". В интернете полно материалов, в справке к программам могут быть примеры.

 

Еще стоит упомянуть что у полимеров, в отличии от сталей, есть множество моделей материалов, они конкурируют между собой, нет одной универсальной. Одна из базовых и популярных это модель Муни-Ривлина с двумя параметрами, с ней умеют работать все пакеты.

https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperelastic_material

Если есть данные испытаний (растяжение. двухосное растяжение) то на их основе можно будет получить нужные к-ты для модели гиперэластика так называемое Curve-Fitting.

https://cccp3d.ru/topic/96597-моделирование-гибкости-клапана/?do=findComment&comment=960616

https://cccp3d.ru/topic/96597-моделирование-гибкости-клапана/?do=findComment&comment=965205

 

На форуме уже были темы по гиперэластикам, Может в них тоже вычитаете что-то полезное.

https://cccp3d.ru/topic/96597-моделирование-гибкости-клапана/

https://cccp3d.ru/topic/94770-ограничение-движения-не-получается-детали-пересекаются

@kelevara И начните с чего-то простого, например возьмите кубик, закрепите его по нижней грани и придваите сверху стальной плоскостью. Не нужно стазу сыпать туда шарики.

И определитесь с материалами.

20 минут назад, kelevara сказал:

Да, это часть диплома.

Чем Вы насолили руководителю?

[kelevara 11]

@karachun @piden

Да, тоже думал начать с чего-то похожего - метр "шланга", метр плоскости, на которой он лежит, один или два "горба" на этой плоскости и т.п. Ну и пара-тройка цилиндров внутри для начала, а там как пойдет )

@karachun сам попросил что-нибудь интересное ))) Допросился )))

[karachun 2 038]

Только что, kelevara сказал:

Да, тоже думал начать с чего-то похожего - метр "шланга", метр плоскости, на которой он лежит, один или два "горба" на этой плоскости и т.п. Ну и пара-тройка цилиндров внутри для начала, а там как пойдет )

Это уже слишком сложно.

Вот такое смоделируйте, вот это будет норм. для начала. Иначе будет как в этой теме. Куча расчетов впустую.

https://cccp3d.ru/topic/96597-моделирование-гибкости-клапана/

2 минуты назад, kelevara сказал:

Допросился )))

В девяностых был такой фильм ужасов про джина - "Исполнител желаний", который оборачивал все желания так, что загадавшие желание об этом потом горько жалели. Наверное Ваш руководитель тоже его смотрел.

[kelevara 11]

22 минуты назад, karachun сказал:

Это уже слишком сложно.

Вот такое смоделируйте, вот это будет норм. для начала. Иначе будет как в этой теме. Куча расчетов впустую.

https://cccp3d.ru/topic/96597-моделирование-гибкости-клапана/

В девяностых был такой фильм ужасов про джина - "Исполнител желаний", который оборачивал все желания так, что загадавшие желание об этом потом горько жалели. Наверное Ваш руководитель тоже его смотрел.

Скажу больше - сам его смотрел )))

 

На счет моделирования - понял, буду пробовать.

[piden 2 874]

58 minutes ago, kelevara said:

понял, буду пробовать.

Now... choose your weapon!

 

 

Изменено 1 сентября 2020 пользователем piden

[Jesse 958]

В 01.09.2020 в 16:27, karachun сказал:

но...из-за того что там только тетры сетка выйдет в несколько раз тяжелее.

Извини @Jesse но это замечание по существу и с этим ничего не поделать.

На самом деле и треугольниками тоже вполне таки регулярная сетка выходит если плотность нормальная..) Не шибко дороже квадратов выйдет. 

Да и смысл всегда гнаться за этой регулярной сеткой?! В некоторых задачах, к примеру, возмущение вносить силой в нелинейной потере устойчивости, или ещё где-то - да, может пригодиться.. А в большинстве задач статической прочности - ИМХО толку ноль..)
В плане ресурсов опять таки: если решается какая-нибудь контактная задача, то можно сделать так

Не сильный проигрыш.

Плюс в СВ можно запилить сетку на основе смешанной кривизны, и мешится практически любая импортированная геометрия.. При этом создаются сильно искажённые элементы, но с прямым решателем норм обсчитывается в статике (если не решается контактная или нелинейная задача). Иногда если срочно надо чё нить там просчитать и нет времени возиться с геометрией, то можно и так
Вот, к примеру, привод запорного клапана откуда-то скачанный

С этими фасками, заусенцами, козявками пришлось бы возиться не один час чтоб стандартным мешером авт сетку сделать. Но смешанной кривизны за секунды делает даже с относительно большим размером КЭ. Лишь бы интерференции компонентов не было.

Тут бенефит прежде всего во времени - не надо вручную с этим возиться...))

Вот этот привод
привод_1[1].STEP

 

 

Изменено 11 сентября 2020 пользователем Jesse

[kelevara 11]

В 01.09.2020 в 16:57, karachun сказал:

Это уже слишком сложно.

Вот такое смоделируйте, вот это будет норм. для начала. Иначе будет как в этой теме. Куча расчетов впустую.

https://cccp3d.ru/topic/96597-моделирование-гибкости-клапана/

В девяностых был такой фильм ужасов про джина - "Исполнител желаний", который оборачивал все желания так, что загадавшие желание об этом потом горько жалели. Наверное Ваш руководитель тоже его смотрел.

Ну так сказать с почином меня )

https://yadi.sk/i/Hxwv0p_4OEU1Zw

 

Изменено 12 сентября 2020 пользователем kelevara

[karachun 2 038]

Отлично! Теперь можно усложнять конструкцию - меньше закреплений и больше контактов.

Какую модель гиперэластика использовал?

@piden, вот видишь, все как я и говорил. Выбор пал на Хогвартс Ансис и теперь моя работа закончена, я могу ограничиться всякими шутками-прибаутками и общими советами)

В 11.09.2020 в 14:57, Jesse сказал:

Да и смысл всегда гнаться за этой регулярной сеткой?!

Регулярная сетка это красиво!

Изменено 12 сентября 2020 пользователем karachun

[kelevara 11]

22 минуты назад, karachun сказал:

Отлично! Теперь можно усложнять конструкцию - меньше закреплений и больше контактов.

Какую модель гиперэластика использовал?

@piden, вот видишь, все как я и говорил. Выбор пал на Хогвартс Ансис и теперь моя работа закончена, я могу ограничиться всякими шутками-прибаутками и общими советами)

Регулярная сетка это красиво!

По поводу софта - друзья советовали Ansys или Comsol, но по первому нашел больше понятных для себя книг/статей и прочего )

 

По поводу модели гиперэластика - на данный момент взял то, что было в "комплекте" с Ansys - некий неопрен (если я правильно понял вопрос). Понятно, что мне вряд ли так повезет и этот материал совпадет с тем, что у меня, но для "тренировок на кошках" вроде бы вполне годится )

 

Вообще кстати возник вопрос по ходу: в той анимации, которую я пытался повторить, пластинка сначала двигается свободно, а спустя небольшое время вступает в контакт с цилиндром и начинает его сжимать. Я изначально попробовал сделать точно также, но у меня не вышло - пластинка просто прошла сквозь цилиндр, как будто его не было. Насколько я понял, чтобы объяснить Ansys, что они вообще-то должны взаимодействовать, необходимо задать контакт между торцами этих деталей, правильно? Или там что-то более хитрое?

[piden 2 874]

2 minutes ago, kelevara said:

Насколько я понял, чтобы объяснить Ansys, что они вообще-то должны взаимодействовать, необходимо задать контакт между торцами этих деталей, правильно? Или там что-то более хитрое?

35 minutes ago, karachun said:

теперь моя работа закончена, я могу ограничиться всякими шутками-прибаутками и общими советами)

 

@karachun , чую, за общими советами тебе продыха не будет)

 

[karachun 2 038]

1 час назад, kelevara сказал:

необходимо задать контакт между торцами этих деталей, правильно?

Да! Контакт это очень дорогое удовольствие, в вычислительном плане, и по умолчанию он выключен. Вообще в МКЭ по умолчанию выключено почти все.

А сейчас обе детали соединены вместе?

1 час назад, kelevara сказал:

Понятно, что мне вряд ли так повезет и этот материал совпадет с тем, что у меня, но для "тренировок на кошках" вроде бы вполне годится )

С резинами все посложнее чем со сталями - для для производства нужна твердость по Шору и она известна и есть в справочниках. Но для расчетов нужны или готовые коэффициенты для какой-нибудь модели или кривые напряжений-деформаций из испытаний, при чем желательно не только одноосное растяжение а еще и чистый сдвиг и двухосное растяжение. Этих данных под конкретную марку может и не быть, тогда придется довольствоваться резинами похожего класса.

[kelevara 11]

9 часов назад, karachun сказал:

Да! Контакт это очень дорогое удовольствие, в вычислительном плане, и по умолчанию он выключен. Вообще в МКЭ по умолчанию выключено почти все.

А сейчас обе детали соединены вместе?

С резинами все посложнее чем со сталями - для для производства нужна твердость по Шору и она известна и есть в справочниках. Но для расчетов нужны или готовые коэффициенты для какой-нибудь модели или кривые напряжений-деформаций из испытаний, при чем желательно не только одноосное растяжение а еще и чистый сдвиг и двухосное растяжение. Этих данных под конкретную марку может и не быть, тогда придется довольствоваться резинами похожего класса.

Я когда делал модельку, то сначала выдавил цилиндр, а потом пластинку (в свойствах задал Add Frozen). Сама пластинка располагается на торце цилиндра. 

Также задал контакт "С учетом трения" между торцами этих деталей.

 

p.s. Когда пробовал вариант, когда пластина не касается цилиндра в изначальном положении, то свойство Add Frozen не использовал, а контакт задавал по моему такой же.

 

p.p.s. Вообще пока писал - засомневался =) Надо будет вечером еще раз проверить, может напутал что-то

[karachun 2 038]

7 часов назад, kelevara сказал:

Также задал контакт "С учетом трения" между торцами этих деталей.

Это как раз то о чем я и говорил. Только для начала можно использовать контакт без трения - он лучше сходится.

7 часов назад, kelevara сказал:

а контакт задавал по моему такой же.

Должно работать.

17 часов назад, piden сказал:

чую, за общими советами тебе продыха не будет)

Не скрою что тема расчетов гиперэластиков мне интересна. Это красиво! Можно понаделать хороших гифок и хвастаться ими.

Буквально пару дней назад я страхнул пыль с EDEM Simulation. Если удастся его соединить с каким-нибудь нелинейным решателем, или посчитать связку Rocky DEM+что-то ансисовское то может это и не принесет пользы для всего человечества но это будет увлекательно и моя коллекция гифок пополнится еще одним экземпляром.

Тем более что DEM очень хорошо считается на GPU, даже народная GTX 1060 многократно ускоряет процесс расчета. Можно будет разделить задачи между видеокартой и прцессором.

https://i.imgur.com/r2IrmCu.mp4