Расчет деформации сферического сосуда.

[Ivan Gl 16]

Коллеги добрый день, прошу помощи! Возникла следующая задача: заготовка сварена из четырех частей, нагнетая в нее давление жидкостью порядка 50-60бар она превращается в сферу (результаты реальных испытаний), необходимо это подтвердить расчетом в simulation. Расчет в симулейшене превращает данную заготовку в сферу только при давлении на порядок большем, т.е. 500-600бар. Диаметр шара 400мм, толщина стенки 1мм, материал Aisi 304. Модель создал как оболочку из солида. Что не так делаю в расчетах?

 

 

 

[статист 608]

56 минут назад, Ivan Gl сказал:

 Что не так делаю в расчетах?

Добрый вечер! Статический анализ. Как минимум нужно включить опцию Большие перемещения. + предполагаю пластика.

1 час назад, Ivan Gl сказал:

материал Aisi 304.

А материал в реально такой?

 

Скинете модель поиграться с расчетом?

[jtok 814]

Итак, тут изи всё, пока карачун и пиден спят, погнали...

Посчитал, нелинейный (2D упрощение). Материал - нерж Aisi 304 (из базы SW), нелинейный, пластичный по Мизесу.

Сетка мелкая - два элемента по толщине, получается 0,5мм.

Спойлер

 

Геометрию немного помучал, чтобы близко к шару было после приложения давления.

В упражнении давление задано 50бар (5МПа) , загрузка равномерная от 0 до 100%.

Расчёт до конца не доходит, говорит "всё, конец, стоп на 39,51%":

Спойлер

По моему расчёту получается, что уже при 50бар*0,3951=19,7барах сварная штука превращается в шар. Никак не при 500.

 

Результаты перемещения при 19,7бар (оч. близко к сфере):

Спойлер

Смещение верхней точки сферы:

Спойлер

Запас прочности минимальный при этом всем безобразии равен 1,91, т.е. лопнуть не должно.

 

Ремарка:

1. После снятия давления в 19,7бар не факт, что сфера не превратится обратно в сегментированную штуку. Давить на самом деле может нужно до пластической деформации, но я уже забыл как, может кто подскажет давление, при котором это останется сферой и не лопнет.
2. Модель в SW 2018.
3. Добавил веселый видосик:

Спойлер

 

Шар.zip

Изменено 6 октября 2020 пользователем jtok

[karachun 2 038]

1 час назад, jtok сказал:

пока карачун и пиден спят

Карачун на самоизоляции и по этому не спит никогда. Но к дискуссии подключусь уже завтра)

 

 

[piden 2 874]

5 hours ago, jtok said:

По моему расчёту получается, что уже при 50бар*0,3951=19,7барах сварная штука превращается в шар. Никак не при 500.

С теми свойствами материала, что я нашел, понадобилось 26 бар)

СВ под рукой нет, нарисовал геометрию примерно. У двух конусных частей хорда по 125мм, у верхней плоской - что осталось.

 

Свойства материала:

Это из базы. Глянул, что примерно похоже на http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=bd20a4281ae3430d97cfbebf6904ec50&ckck=1





 

 

Нагрузка/разгрузка

 

Мультик

 

 

 

[jtok 814]

У меня мах напряжения были 200МПа, не превышали предел текучести того материала, что я принял. Здесь 338. Надо искать достоверные данные по стали, я не стал это делать.

Загрузку/разгрузку по давлению пробовал, но расчет также останавливался на половине, поэтому принял линейно возрастающую.

[piden 2 874]

12 minutes ago, jtok said:

У меня мах напряжения были 200МПа, не превышали предел текучести того материала, что я принял.

Там же пластика должна получится...

 

12 minutes ago, jtok said:

расчет также останавливался на половине

Попробовать задать макс. давление не 5МПа, а 1,97) Тогда и разгрузку можно будет добавить.

[ДОБРЯК 602]

7 часов назад, jtok сказал:

1. Добавил веселый видосик:

  Скрыть контент

 

Почему у вас в веселом видео на одной оси перемещения совпадают с направлением давления, а по другой оси в противоположную сторону?

Это кольцевые элементы?

[jtok 814]

17 минут назад, ДОБРЯК сказал:

на одной оси перемещения совпадают с направлением давления, а по другой оси в противоположную сторону

Потому что что-то кривое хочет в шар под действием внутреннего давления.

И у этого кривого где-то впуклость, а где-то выпуклость.

Впуклость выпирает, а выпуклость наоборот, впирает.

Поэтому перемещения середины не совпадают с направлением давления, а перемещения верха - совпадают.

[ДОБРЯК 602]

17 минут назад, jtok сказал:

Потому что что-то кривое хочет в шар под действием внутреннего давления.

Нагрузка пересчитывается на каждом шаге изменения формы? 

И форма меняется и направление давления по нормали к элементу в СВ меняется. Я правильно понимаю что когда кривое превратится в шар перемещение по горизонтальной оси будет по направлению давления?

[piden 2 874]

1 hour ago, ДОБРЯК said:

Это кольцевые элементы?

 

50 minutes ago, ДОБРЯК said:

Нагрузка пересчитывается на каждом шаге изменения формы? 

И форма меняется и направление давления по нормали к элементу в СВ меняется

Прям налоговый инспектор с утра в тему заявился! 

[jtok 814]

59 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Нагрузка пересчитывается на каждом шаге изменения формы

Да, включил обновление направления нагрузки при каждом шаге.

Да, когда в шар, то дальше только его раздувание и перемещения все будут по направлению из центра наружу.

[ДОБРЯК 602]

6 минут назад, piden сказал:

 

Прям налоговый инспектор с утра в тему заявился! 

@piden ты легко возбудимый персонаж на этом форуме. С большим административным ресурсом.

Ты же не можешь ответить на мой вопрос по СВ. Или можешь?

1 минуту назад, jtok сказал:

Да, когда в шар, то дальше только его раздувание и перемещения все будут по направлению из центра наружу.

Спасибо за ответ.

[jtok 814]

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

Это кольцевые элементы?

Это плоскопланарные изоэлементы упрощённого сечения тела вращения, проще говоря, 2D-упрощение модели.

[ДОБРЯК 602]

13 минут назад, jtok сказал:

Это плоскопланарные изоэлементы упрощённого сечения тела вращения, проще говоря, 2D-упрощение модели.

Это кольцевые элементы при осесимметричной нагрузке.

Элементы изопараметрические. И 3-х и 4-х и 6-ти и 8-ми узловые  для данной задачи все изопараметрические.

В данном случае скорее всего 6-ти или 8-ми узловые.

 

 

Изменено 7 октября 2020 пользователем ДОБРЯК

[jtok 814]

Да, вот так гораздо точнее определение, спасибо

В модели материала в своем решении я только не уверен - пластичность по Мизесу. Может, правильнее было применить нелинейный, но в базе SW для стали 304 нет кривой напряжения/деформации, надо было ее забивать, но я поленился.

Изменено 7 октября 2020 пользователем jtok

[karachun 2 038]

Использовал геометрию @jtok со свойствами материалов от @piden. Получилась нормальная сфера при 25 бар. При этом еще сохраняется приличный запас, пордка 1.6.

На анимации от 0 до 1 идет нагрузка и от 1 до 2 разгрузка.

Спойлер

@Ivan Gl Но если ориентироваться на предел прочности при растяжении в 500 МПа, то вдуть в сферу 50 бар не получится. При таком давлении напряжения доходят до 850 МПа.

@ДОБРЯК Не желаете тоже посчитать? Вот я даже нейтральную геометрию прикрепил. Свойства материала есть вот здtсь:

http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=bd20a4281ae3430d97cfbebf6904ec50&ckck=1

Sphere.x_t

[jtok 814]

10 минут назад, karachun сказал:

то вдуть в сферу 50 бар не получится.

Эксремент показывает обратное, как всегда. 25бар расчетных против 50 эксрементальных. Собака порылась в материале, видимо.

[piden 2 874]

2 minutes ago, jtok said:

Собака порылась в материале, видимо.

И в сварных швах.

[jtok 814]

2 минуты назад, piden сказал:

И в сварных швах.

Вы таки думаете, что они упрочняют? Думаете, валик шва нужно было моделировать?

Изменено 7 октября 2020 пользователем jtok