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?

 

 

 

[karachun 2 038]

6 минут назад, piden сказал:

И в сварных швах.

Там и на удалении от сварных швов напряжения не менее 750 МПа. Так что дело точно в материале.

Если только у этих листов прочность не увеличивается от того что они катанные.

[piden 2 874]

19 minutes ago, jtok said:

Вы таки думаете, что они упрочняют?

 

Попробовал сделать эти места с толщиной 3мм. 50 бар:

 

+ у меня еще концентраторы, скруглений нет.

++ большое желание под известный результат подогнать 

Изменено 7 октября 2020 пользователем piden

[ДОБРЯК 602]

20 минут назад, karachun сказал:

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?

Зачем?

 Вы научно обосновали что в физическом эксперименте вдуть)))) в сферу 50 бар не получится.

Теперь будете доказывать ТСу что у него ошибка в физическом эксперименте.

Мне есть чем заняться.

[Ivan Gl 16]

Коллеги, всем огромное спасибо за активное участие в решении данной проблемы!!! Суть своей ошибки я уловил, попробую поиграться с расчетами.

[jtok 814]

6 минут назад, Ivan Gl сказал:

Суть своей ошибки я уловил

Опишите пожалуйста суть ошибки? Расчет в линейной постановке вместо нелинейного? Материал не тот? Граничные условия? Эксперимент недостоверный? Пакет расчетный не тот? Вызывает затруднения анализ результата?

Изменено 7 октября 2020 пользователем jtok

[Ivan Gl 16]

Да, нужно было нелинейный анализ делать, ступил.

[karachun 2 038]

31 минуту назад, ДОБРЯК сказал:

Теперь будете доказывать ТСу что у него ошибка в физическом эксперименте.

Может быть все что угодно, может материал не тот, может давление на самом деле другое. Может быть у так что конкретно у листов из стали AISI304 прочность намного выше чем та что указана на matweb и я ее принял неправильно. Может все эти факторы идут вместе - чуть меньше давление. чуть толще сталь.

В любом случае когда @Ivan Gl посчитает эту модель у себя то он столкнется с той же самой проблемой. По расчетам сфера не проходит при 50-60 бар.

[AlexKaz 1 821]

11 часов назад, jtok сказал:

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.

По идее, для листа используется диаграмма предельной деформации (FLD). Лист рвётся в жёлтой зоне и над красной. FLD диаграмму листа получают из эксперимента, погрешности и разбросы дают жёлтую зону. Но у Вас тут совсем небольшие деформации чтобы жахнуло так жахнуло...

Скорее уж, разрушение пойдёт по шву чем прям где-то в листе. Так что, используйте пластику без стеснения. Предварительно безопасный уровень деформаций для листа в ПНС примерно до e_пласт = 0.1. И это надо очень сильно постараться, чтобы так вытянуть в этой задаче сферу

Изменено 7 октября 2020 пользователем AlexKaz

[karachun 2 038]

Даже из теории тонкостенных сосудов под давлением видно что если взять готовую сферу диаметром 400 мм и толщиной в 1 мм то она уже не будет иметь никакого запаса. А с учетом утонения все будет еще хуже.

http://homepages.engineering.auckland.ac.nz/~pkel015/SolidMechanicsBooks/Part_I/BookSM_Part_I/07_ElasticityApplications/07_Elasticity_Applications_03_Presure_Vessels.pdf

[ДОБРЯК 602]

7 минут назад, karachun сказал:

В любом случае когда @Ivan Gl посчитает эту модель у себя то он столкнется с той же самой проблемой.

Конечно столкнется. И мы никогда не узнаем правды. Был ли физический эксперимент, какое давление было в физическом эксперименте какая толщина, какая геометрия....   

ТС уже сказал всем спасибо все свободны.

54 минуты назад, Ivan Gl сказал:

Коллеги, всем огромное спасибо за активное участие в решении данной проблемы!!!

 

[AlexKaz 1 821]

4 минуты назад, karachun сказал:

Даже из теории тонкостенных сосудов под давлением видно что если взять готовую сферу диаметром 400 мм и толщиной в 1 мм то она уже не будет иметь никакого запаса.

В формуле критерий разрушения - это достижение предела текучести? А в реале лист а) ещё долго добирается до предела прочности б) некисло при этом вытягивается. Чего в Солидворксе не учесть с его простенькими модельками оболочек.

[karachun 2 038]

1 минуту назад, AlexKaz сказал:

В формуле критерий разрушения - это достижение предела текучести?

Нет, прочности - у AISI 304 сигма_в = 505 МПа. Если мы начнем со сферы то к ней и придем. Только в реальности лист еще утонится и сам диаметр сферы станет немного больше а это еще сильнее увеличит нагрузку.

[piden 2 874]

16 minutes ago, karachun said:

видно что если взять готовую сферу диаметром 400 мм и толщиной в 1 мм то она уже не будет иметь никакого запаса.

 

Вообще странно, что у тебя в настране макс. 850 на свободных поверхностях получаются, когда у меня в ансисе 450..

 

 

UPD: каюсь! Игрался с толщиной - у меня 1.4 мм! 

 

 

 

Изменено 7 октября 2020 пользователем piden

[AlexKaz 1 821]

10 минут назад, karachun сказал:

в реальности лист еще утонится

В листах важны не столько эквивалентные напряжения, а достигнутый уровень деформаций. Например, при штамповки напряжения в листах могут быть неограниченно большими, но рушится лист при определённом уровне деформаций. Эта особенность отличает поведение листов в пластике от поведения прочих форм тела в пластике. Так что, оценка по сопромату только первое приближение. Более того, когда используется гидравлика, то по-факту нагружение является жёстким, а не мягким силовым.

По указанной стали тонна статей с FLD, например https://www.researchgate.net/publication/330993765_Forming_Limit_Diagram_Prediction_of_AISI_304-St_12_Tailor_Welded_Blanks_Using_GTN_Damage_Model

Изменено 7 октября 2020 пользователем AlexKaz

[piden 2 874]

@AlexKaz, клево!

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

 

 

 

Изменено 7 октября 2020 пользователем piden

[Ivan Gl 16]

11 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Конечно столкнется. И мы никогда не узнаем правды. Был ли физический эксперимент, какое давление было в физическом эксперименте какая толщина, какая геометрия....   

ТС уже сказал всем спасибо все свободны.

 

К сожалению я сам не знаю точных данных эксперимента, это все со слов заказчика (качают 50-60 бар),все что знал все сказал, задача подогнать под эксперимент теоретические расчеты, а все это нужно для того что бы можно было надуть таким же образом более сложные формы - эллипс и т.д., что бы раскрой металла и толщины корректные получить сразу из модели, экспериментальным путем они уже кучу металла перевели безрезультатно.

[karachun 2 038]

4 минуты назад, piden сказал:

Это же линейный расчет. А у нас уже давно пластика - происходит перераспределение напряжений.

Но мы начинаем с идеальной сферы и она в идеальном мире не сможет выродиться во что-то другое. Будет та же сфера но потекшая и истончившаяся.

4 минуты назад, piden сказал:

UPD: каюсь! Игрался с толщиной - у меня 1.4 мм!

Во! Только хотел про это написать.

@Ivan Gl Я надеюсь, качают они водой а не воздухом?

[Ivan Gl 16]

1 минуту назад, karachun сказал:

Но мы начинаем с идеальной сферы и она в идеальном мире не сможет выродиться во что-то другое. Будет та же сфера но потекшая и истончившаяся.

Во! Только хотел про это написать.

@Ivan Gl Я надеюсь, качают они водой а не воздухом?

Да, конечно водой )

[AlexKaz 1 821]

2 минуты назад, Ivan Gl сказал:

Да, конечно водой )

 

8 минут назад, AlexKaz сказал:

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

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

9 минут назад, piden сказал:

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

Сколько статей - столько кривых.

Изменено 7 октября 2020 пользователем AlexKaz

[ДОБРЯК 602]

9 минут назад, AlexKaz сказал:

Например, при штамповки напряжения в листах могут быть неограниченно большими

Листовая штамповка это совершенно другая задача...