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?

 

 

 

[piden 2 874]

2 minutes ago, AlexKaz said:

Более того, когда используется гидравлика, то по-факту нагружение является жёстким, а не мягким силовым.

Жесткое - это задача перемещений. Жидкость условно несжимаемая, все дела... Но как можно ею перемещения задать?

 

5 minutes ago, AlexKaz said:

Сколько статей - столько кривых.

Из этого вытекает "сколько образцов стали - столько кривых". Тогда у ТСа вполне своя особенная может быть)

[jtok 857]

Блин, как то всё не изи, как казалось поначалу

17 минут назад, piden сказал:

В статье ss-кривая отличается от той, что мы использовали

У меня в расчете желтенькая

[ДОБРЯК 615]

6 минут назад, AlexKaz сказал:

Это уже когда конструкция приобрела сферическую форму. Грузить дальше - всё равно что менять жёстко радиус.

Задано давление.  И для сферы задается давление.

Радиус в разных точках будет отличаться. В этой задаче.

[piden 2 874]

12 minutes ago, AlexKaz said:

Грузить дальше - всё равно что менять жёстко радиус.

Опять же - это если бы изначально была идеальная сфера с постоянной толщиной. Без стыков и сварных швов. 

[AlexKaz 1 851]

  

13 минут назад, piden сказал:

Но как можно ею перемещения задать?

Упрощённо насос вкидывает в сферу жидкость порциями. И сферу тут же пучит на некоторое прирашение по радиусу, но не более, при этом давление после раздачи на эту порцию падает быстро. Затем новая порция поступает с насоса. А вот постоянно приложенное давление действует постоянно. Поэтому такие штуки раздувают гидравликой медленно и контролируемо, а не воздухом быстро и неконтролируемо.

5 минут назад, piden сказал:

Опять же - это если бы изначально была идеальная сфера с постоянной толщиной. Без стыков и сварных швов. 

Так вопрос был когда лопнет сфера, а не как раздуть куб или прочую фигуру в шар.

Изменено 7 октября 2020 пользователем AlexKaz

[piden 2 874]

3 minutes ago, AlexKaz said:

Поэтому такие штуки раздувают гидравликой, а не воздухом.

Воздух не используют в первую очередь по тому, что очень опасно, если вдруг штуку разорвет. А давление жидкости быстро спадет - и ничего страшного не будет.

Ну и нагнать нужное давление газом дольше и проблематичнее - еще и с нагревом бороться.

А так абсолютно все равно, чем раздувать.

 

 

Изменено 7 октября 2020 пользователем piden

[karachun 2 038]

@AlexKaz Интересно. Получается что запас значительный. При одноосном растяжении предельная деформация около единицы а при давлении в 50 атм она составляет около 0.2.

[ДОБРЯК 615]

3 минуты назад, AlexKaz сказал:

Упрощённо насос вкидывает в сферу жидкость порциями. И сферу тут же пучит на некоторое прирашение по радиусу

Это приращение не будет одинаковым для всех точек КЭ сетки.

[AlexKaz 1 851]

6 минут назад, karachun сказал:

при давлении в 50 атм она составляет около 0.2.

Это эквивалентная. Если посмотреть на FLD этой стали для указанной толщины (ага, FLD зависит и от свойств сплава,  и от толщины листа), то уже почти всё, дальше идёт опасная зона.

Изменено 7 октября 2020 пользователем AlexKaz

[karachun 2 038]

13 минут назад, AlexKaz сказал:

Если посмотреть на FLD

Я только не понял - а для какой стали построена эта диаграмма? Скорее для St-12. Но даже если для 304. То мы имеем Major Strain 0.205 а на FLD диаграмме не менее 0.33, верно? И это при 50 атм давления и при том что в расчете приняты намного меньшие предел текучести 210 МПа против 303 в статье.

 

Изменено 7 октября 2020 пользователем karachun

[AlexKaz 1 851]

4 минуты назад, karachun сказал:

То мы имеем Major Strain 0.205 а на FLD диаграмме не менее 0.33, верно?

0.205 - это эквивалентные деформации по Мизесу. Чтобы сравнивать их с FLD, надо точки FLD пересчитать тоже в эквивалентные деформации.

[karachun 2 038]

@AlexKaz Я там вывел не только по Мизесу но и компоненты, в том числе и Major Strain, который и приведен на FLD диаграмме. Major Strain получается 0.205.

Изменено 7 октября 2020 пользователем karachun

[AlexKaz 1 851]

У меня получилось нижняя предельная эквивалентная деформация по FLD 0.33. Это для точки в "красной зоне", где точно порвёт лист. А рвать может и при меньшем уровне. См. жёлтую зону на рисунке на первом листе треда.

Изменено 7 октября 2020 пользователем AlexKaz

[karachun 2 038]

@AlexKaz Ок. Сейчас пересчитал модель с билинейным материалом с сигма_02 = 303 МПа и Et = 450 МПа.

Получил Major Strain 0.071.

Затупил, забыл поменять нагрузку, сейчас пересчитаю.

 

41 минуту назад, piden сказал:

Воздух не используют в первую очередь по тому, что очень опасно, если вдруг штуку разорвет.

Прикинул по упрощенным формулам - получается около 120 грамм тротилового эквивалента, при 60 атм. Две гранаты Ф1 но практически без осколков.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/9780470925287.app2

 

UPD. Расчет с новым, уменьшенным, Et развалился, примерно на 30 бар.

Изменено 7 октября 2020 пользователем karachun

[Ivan Gl 16]

Ребят помогите, не получается никак раздуть шарик, опять та же петруха, только 50Мпа раздувают его. https://yadi.sk/d/A9aw0oJpsjgypw  вот файл модели шарика, что не так в нем?

Модель в 20ом солиде.

[ДОБРЯК 615]

27 минут назад, karachun сказал:

Прикинул по упрощенным формулам - получается около 120 грамм тротилового эквивалента, при 60 атм. Две гранаты Ф1 но практически без осколков.

А если воду закачать легче будет?  А если клапан выстрелит который вы не учитываете, то вообще хана.

Тс что это за конструкция. Зачем воду закачивают и смотрят на форму?

15 часов назад, Ivan Gl сказал:

Диаметр шара 400мм, толщина стенки 1мм, материал Aisi 304

Зачем в этот шарик закачивают воду?

Со слов заказчика...

[karachun 2 038]

@Ivan Gl В третьем сообщении @jtok выложил архив с готовым расчетом. Посмотрите как сделано там и сделайте так же у себя.

https://cccp3d.ru/topic/114259-расчет-деформации-сферического-сосуда/?do=findComment&comment=1070523

 

У меня солид версии 2019 SP5, так что я пас. Так как я смог отрыть файл из того архива то смею предположить что у @jtok тоже 2019 солид. У @piden солида под рукой нет. @AlexKaz считал в LS-Dyna. А @ДОБРЯК... не решает технологических задач а это как раз технологическая задача.

Так что, как видите, помочь вам может только Бог или вы сами.

[Ivan Gl 16]

1 минуту назад, karachun сказал:

@Ivan Gl В третьем сообщении @jtok выложил архив с готовым расчетом. Посмотрите как сделано там и сделайте так же у себя.

https://cccp3d.ru/topic/114259-расчет-деформации-сферического-сосуда/?do=findComment&comment=1070523

 

У меня солид версии 2019 SP5, так что я пас. Так как я смог отрыть файл из того архива то смею предположить что у @jtok тоже 2019 солид. У @piden солида под рукой нет. @AlexKaz считал в LS-Dyna. А @ДОБРЯК... не решает технологических задач а это как раз технологическая задача.

Так что, как видите, помочь вам может только Бог или вы сами.

Да вроде сделал все как в той моделе из третьего сообщения. Сейчас переделаю модель в 2018 солид.

6 минут назад, ДОБРЯК сказал:

А если воду закачать легче будет?  А если клапан выстрелит который вы не учитываете, то вообще хана.

Тс что это за конструкция. Зачем воду закачивают и смотрят на форму?

Зачем в этот шарик закачивают воду?

Со слов заказчика...

Вот для чего все это, делают шары для декора диаметром до 2х метров, на фото недошлифованные заготовки, в идеале не должно быть видно никаких швов.

[karachun 2 038]

18 минут назад, ДОБРЯК сказал:

А если клапан выстрелит который вы не учитываете, то вообще хана.

Как страшно жить. Семён Владимирович Владимиров, конструктор крупнокалиберных пулеметов, вообще погиб при разборке экспериментального пулемета - его убило пружиной которая была под большим натяжением, или сжатием.

 

18 минут назад, ДОБРЯК сказал:

А если воду закачать легче будет?

Струйка воды из дырочки, или в самом плохом случае разорвет по шву но осколки не разлетятся в стороны. Потенциальная энергия сжатой жидкости пропорциональна dP *dV а у воды dV мизерен.

@ДОБРЯК Разве вы не знали что повысить давление воды намного легче чем повысить давление воздуха? Я думаю что знали но прикидываетесь дурачком.

 

18 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Зачем воду закачивают и смотрят на форму?

Может они вдохновились видео Колина Фёрза. Только он делал пульсирующий воздушно-реактивный двигатель из подручных материалов а заказчик @Ivan Gl замахнулся сразу на пилотируемую космическую ракету а эта сфера будет баком для кислорода.

https://www.youtube.com/watch?v=bCsg5pQimWI

https://www.youtube.com/watch?v=zsXWspo5hrc

12 минут назад, Ivan Gl сказал:

делают шары для декора диаметром до 2х метров

Ну вот, блин, а я надеялся что это для гаражной космической программы.

Изменено 7 октября 2020 пользователем karachun

[ДОБРЯК 615]

17 минут назад, karachun сказал:

 

@ДОБРЯК Разве вы не знали что повысить давление воды намного легче чем повысить давление воздуха? Я думаю что знали но прикидываетесь дурачком.

@karachun я не прикидываюсь дурачком. Это ты считаешь себя большим специалистом. Такой ответ тебя устроит?

 

27 минут назад, Ivan Gl сказал:

Вот для чего все это, делают шары для декора диаметром до 2х метров, на фото недошлифованные заготовки, в идеале не должно быть видно никаких швов.

А как туда воду закачивают. Клапан  нужно учитывать в расчете?

Это же концентратор напряжений.

Изменено 7 октября 2020 пользователем ДОБРЯК