Перейти к публикации

Амортизаторы


Рекомендованные сообщения

Доброго времени суток.

Возникла следующая задача...

Агрегат (прямоугольник 10 кг) по углам закреплённый амортизаторами трясут на стенде (синусоидальная вибрация). Спустя некоторое время (не сразу!) амортизаторы приходят в негодность, резина в амортизаторах трескается. Собственно возникло желание провести моделирование в Ansys. Задача скорее практическая, хочется иметь возможность сравнить текущею конструкцию амортизаторов с новой (когда таковая появится). 

На картинках модель амортизатора, зелёным выделена резина, остальное сталь.

 

1. Посоветуйте подход к решению данной задачи в Ansys. (Для начала, а скорее всего этого будет достаточно, модель планируется из одного амортизатора, и нагрузки от четверти массы агрегата)

2. На какие свойства резины обратить внимание в первую очередь.

3. Т.к. амортизаторы выходят из строя не сразу имеет место усталость. В Ansys в постпроцессоре есть модуль Fatigue, насколько понимаю для резины он не подходит.

 

2.png

1.png

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


UnPinned posts

Добрый день! Сложная задача. Обычно с амортизаторами много проблем потому что мало данных. Скорее всего амортизатор трескается из-за того, что плохо подобран. Вы сами проектируете амортизатор? Если нет то: Какая используется нагрузка на амортизатор: та, которая указана в документации на него? Какая собственная частота амортизатора? Какое демпфирование? Не попадает ли собственная частота в диапазон частот для синусоидальной вибрации. В каком направлении нагрузка? Какой у вас диапазон частот в синусоидальной нагрузке и какая величина нагрузки? Какие используются материалы и какая резина, есть ли что-то по ней? Еще, можете, пожалуйста, скинуть CAD модель этого амортизатора.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
42 минуты назад, APTEIVl сказал:

подход к решению данной задачи в Ansys

статика. нагрузка - ускорение по данным акселя или из гост. далее кривая Вёллера. всё.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
18 минут назад, AlexKaz сказал:

статика... далее кривая Вёллера.

За количество циклов что предложите взять?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
15 минут назад, статист сказал:

За количество циклов что предложите взять?

Данные испытаний топикстартера, ессно. Это его задача строить кривую, а не наша, ибо испытания у него проведены.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
8 минут назад, AlexKaz сказал:

Данные испытаний топикстартера, ессно. Это его задача строить кривую, а не наша, ибо испытания у него проведены.

Если у него конструкция в резонансы не входит, тогда да.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, APTEIVl сказал:

2. На какие свойства резины обратить внимание в первую очередь.

Кук уже сказали выше - нужны испытания.

Поведение резины высоконелинейное, в справочниках почти никаких свойств нет. Для начала нужно получить кривые напряжения-деформации для нескольких вариантов нагружения. В идеале для трех. Например простое растяжение, двухосное растяжение и чистый сдвиг.

По этим кривым подбираются коэффициенты для моделей гиперэлсстиков. Уже с этими коэффициентами решатель ансиса может считать модель. Подобрать нужные коэффициенты можно прямо в самом ансисе. имея на руках экспериментальные кривые.

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

Ну а дальше нужны испытания на усталость.

 

В общем все упирается в опытные данные, без них можно взять что-то из открыты источников и говорить что конструкция лучше а другая хуже.

2 минуты назад, статист сказал:

Если у него конструкция в резонансы не входит, тогда да.

При этом свойства резины нелинейные а вся динамика работает только с линейными материалами. Придется или упрощать, приводить все к линейному или трясти в нелинейной динамике, но это очень круто.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
6 минут назад, статист сказал:

Если у него конструкция в резонансы не входит, тогда да.

Это не так важно. Демпфер работает в зарезонансной области.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
9 минут назад, AlexKaz сказал:

Это не так важно. Демпфер работает в зарезонансной области.

Если он правильно подобран. Я подозреваю, что он более жесткий. Обычно демпферов хватает с лихвой на долгое время. @APTEIVl пока молчит на эту тему.

 

13 минут назад, karachun сказал:

При этом свойства резины нелинейные а вся динамика работает только с линейными материалами. Придется или упрощать, приводить все к линейному или трясти в нелинейной динамике, но это очень круто.

Мне кажется тут можно в первом приближении предположить, что он линейный. Хотя могу быть неправ. Не думаю, что здесь относительные перемещения более чем мм.

Изменено пользователем статист
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@статист

Не я конкретно, но амортизаторы наши. При этом, к сожалению, данных про них у меня почти нет. Модель скинуть не могу.

 

3.png

Амортизаторы вышли из строя до 200Гц.

 

По поводу свойств резины не густо...

Из данных про резину есть твёрдость по Шору  45-66.

Насколько понимаю из неё можно посчитать коэффициенты для Нео-Гуковской модели.

Если не ошибся  Mu=4,16 MPa;  D1=4,16E+6 Pa^-1.

Достаточно ли этих свойств, для расчёта в первом приближении?

 

1 час назад, karachun сказал:

В общем все упирается в опытные данные, без них можно взять что-то из открыты источников и говорить что конструкция лучше а другая хуже.

А вообще резина Фтор-силиконовая, на просторах интернете нашёл пример испытаний такой резины(возможно для первого приближения можно попробовать взять свойства оттуда, понятно, что с моей не совпадёт).

https://drive.google.com/file/d/1O8DldB_r9trNJm-1vO81bAw80HqzMZzn/view?usp=sharing

 

2 часа назад, AlexKaz сказал:

нагрузка - ускорение по данным акселя или из гост.

Не совсем понятно ведь, нагрузка при синусоидальной вибрации динамическая, как её пересчитать в эквивалентную статическую?

 

Собственно амортизаторами агрегат крепится к стенду, правильно ли я понимаю, что ускорения по данным акселерометров, это с контрольных - прикладываемая нагрузка.

 

 

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, APTEIVl сказал:

Достаточно ли этих свойств, для расчёта в первом приближении?

Да. Даже чересчур, все равно считаем материал линейным. Достаточно только найти модуль упругости из твердости по Шору.

 

1 час назад, APTEIVl сказал:

на просторах интернете нашёл пример испытаний такой резины

Тоже пойдет.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 часа назад, APTEIVl сказал:

Собственно амортизаторами агрегат крепится к стенду, правильно ли я понимаю, что ускорения по данным акселерометров, это с контрольных - прикладываемая нагрузка.

Да, правильно. А ставились ли еще какие-либо акселерометры на конструкцию или по факту испытания проводились - сломается, не сломается?

3 часа назад, APTEIVl сказал:

@статист

Не я конкретно, но амортизаторы наши. При этом, к сожалению, данных про них у меня почти нет. Модель скинуть не могу.

 

3.png

Амортизаторы вышли из строя до 200Гц.

20 g для синуса - это много. сама агрегат 2 тонны будет весить. Тут действительно на прочность сначала нужно посмотреть.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
7 часов назад, APTEIVl сказал:

 Спустя некоторое время (не сразу!) амортизаторы приходят в негодность, резина в амортизаторах трескается. Собственно возникло желание провести моделирование в Ansys.

попахивает какими-то супер-пупер моделями материалов, сомнительно что традиционные модели гиперупругости Муни, Огдена и др. такое потянут..)) Надо ведь именно смоделировать разрушение именно с учётом трещинообразования, разрыхления в резине?

 

7 часов назад, APTEIVl сказал:

В Ansys в постпроцессоре есть модуль Fatigue, насколько понимаю для резины он не подходит.

под Fatigue именуют многоцикловую усталость железяк.. не, он явно не подходитт..

 

7 часов назад, APTEIVl сказал:

(Для начала, а скорее всего этого будет достаточно, модель планируется из одного амортизатора, и нагрузки от четверти массы агрегата)

а у вас как трясут? если продольные вибрации, то норм и можно брать 1/4, а если изгиб или ещё чё, то не норм))

 

5 часов назад, AlexKaz сказал:

Это не так важно. Демпфер работает в зарезонансной области.

а толку тогда от таких демпферов?)))) они должнгы работать в любой области, в резонансной - тем более. Это же основная задача демпфера - дефмпфировать, срезать резонансные пики. В зарезонансной области демпфера (или при при возбуждении высоких мод оборудования) и вибрации особо то и нет, амплитуды маленбькие. Разве что шум гасить

 

5 часов назад, статист сказал:
5 часов назад, karachun сказал:

При этом свойства резины нелинейные а вся динамика работает только с линейными материалами. Придется или упрощать, приводить все к линейному или трясти в нелинейной динамике, но это очень круто.

Мне кажется тут можно в первом приближении предположить, что он линейный. Хотя могу быть неправ. Не думаю, что здесь относительные перемещения более чем мм.

один из вопросов, который терзает мне душу.. подпишусь, пожалуй, на тему, погляжу что умные дядьки пишут:biggrin:

7 часов назад, APTEIVl сказал:

 Спустя некоторое время (не сразу!) амортизаторы приходят в негодность, резина в амортизаторах трескается. Собственно возникло желание провести моделирование в Ansys.

попахивает какими-то супер-пупер моделями материалов, сомнительно что традиционные модели гиперупругости Муни, Огдена и др. такое потянут..)) Надо ведь именно смоделировать разрушение именно с учётом трещинообразования, разрыхления в резине?

 

7 часов назад, APTEIVl сказал:

В Ansys в постпроцессоре есть модуль Fatigue, насколько понимаю для резины он не подходит.

под Fatigue именуют многоцикловую усталость железяк.. не, он явно не подходитт..

 

7 часов назад, APTEIVl сказал:

(Для начала, а скорее всего этого будет достаточно, модель планируется из одного амортизатора, и нагрузки от четверти массы агрегата)

а у вас как трясут? если продольные вибрации, то норм и можно брать 1/4, а если изгиб или ещё чё, то не норм))

 

5 часов назад, AlexKaz сказал:

Это не так важно. Демпфер работает в зарезонансной области.

а толку тогда от таких демпферов?)))) они должнгы работать в любой области, в резонансной - тем более. Это же основная задача демпфера - дефмпфировать, срезать резонансные пики. В зарезонансной области демпфера (или при при возбуждении высоких мод оборудования) и вибрации особо то и нет, амплитуды маленбькие. Разве что шум гасить

 

5 часов назад, статист сказал:
6 часов назад, karachun сказал:

При этом свойства резины нелинейные а вся динамика работает только с линейными материалами. Придется или упрощать, приводить все к линейному или трясти в нелинейной динамике, но это очень круто.

Мне кажется тут можно в первом приближении предположить, что он линейный. Хотя могу быть неправ. Не думаю, что здесь относительные перемещения более чем мм.

один из вопросов, который терзает мне душу.. подпишусь, пожалуй, на тему, погляжу что умные дядьки пишут:biggrin:

...
К слову, у Алямовского нашёл такую методику сведения нелинейного поведения к линейному
фаукккк.jpg

 

Это в модели для определения только СЧ конструкции, не откликов..

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
18 минут назад, Jesse сказал:

а толку тогда от таких демпферов?)))) они должнгы работать в любой области, в резонансной - тем более. Это же основная задача демпфера - дефмпфировать, срезать резонансные пики. В зарезонансной области демпфера (или при при возбуждении высоких мод оборудования) и вибрации особо то и нет, амплитуды маленбькие. Разве что шум гасить

Пановко вибро.jpg

 

@Jesse посмотри Пановко со стр. 237

 

в частности там еще написано

 

изображение.png

где p - это собственная частота системы, omega - частота возбуждения.

 

Это станет понятно из этого графика: здесь чем выше частота от корня из двух, тем меньше коэффициент динамичности. То есть конструкция будет раскачиваться даже меньше, чем основание. А если сделать амортизатор слишком жестким, то есть попасть в зону воздействия, то конструкция пойдет в разнос и выйдет из строя.

изображение.png

 

28 минут назад, Jesse сказал:

...
К слову, у Алямовского нашёл такую методику сведения нелинейного поведения к линейному
фаукккк.jpg

 

Это в модели для определения только СЧ конструкции, не откликов..

это из какой его книжки?

 

Пановко Я.Г. - Основы прикладной теории колебаний и удара (1976) - libgen.lc.djvu

41 минуту назад, Jesse сказал:

один из вопросов, который терзает мне душу..

все равно без хотя бы порядка удлинения резины тут можно только теоретизировать.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@статист виброизоляция - эт на мой взгляд, в первую очередь отстройка от резонанса (термин действительно плавающий, в разных местах под ним подразумевают и демпфирование, и отстройку. Особенн на бытовом уровне. Аналогия - болт и винт: тоже вечная путаница:smile:)

А демпфер - именно демпфирование. И демпфер обязан работать в большом диапазоне частот.
Как пример: какое-нибудь оборудование или станок с неуравновешенной массой, который установлено на передаёт колебания на пол. Особенно если оборудование медленно "разгоняется" или "тормозится", проходя через несколько резонансов.
Ещё вот почему-то этот пример в голову пришёл - демпфер двигателя на некоторых спорткарах, хондах каких-нибудь, чтоб гасить удары при резких сцеплениях двигателя с коробкой.. ну и обычные колебания тоже при старте и т.д.

2 часа назад, статист сказал:

это из какой его книжки?

скинул в личку..)

2 часа назад, статист сказал:

все равно без хотя бы порядка удлинения резины тут можно только теоретизировать.

ну да.. чтоб свести нелинейную систему к эквивалентной линейной надо желательно знать диапазон рабочих нагрузок и деформаций.
Вот, кстать, из той же книжки..)
факкккк.jpg

Для каждой нагрузки, режима, температуры - свои жёсткости и демпфирования. Для стали, конечно, тоже так. Но там намного б'ольшие диапазоны:biggrin:

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

вот ещё хороший пример в голову пришёл виброизоляции: подушки безопасности и батут (тоже не совсем корректно рассуждать с точки зрения частот, но всё же для удобства и понимания можно, многие авторы этим грешат).
Частота колебаний человека в контакте с рулём/асфальтом, и соотв-но частота колебаний с подушкой безопасности/батутом - небо и земля разница:smile: Конечно, демпфирование играет свою роль, но тут прежде всего виброизоляция/отстройка

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
18.11.2020 в 14:55, APTEIVl сказал:

Достаточно ли этих свойств, для расчёта в первом приближении?

еще бы)) а Вы определились, что считать будете?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Если автор серьезно замышляет считать в МКЭ трещинообразование и усталость в резине (с претензиями на достоверность результатов, разумеется), причем еще с нетривиальными свойствами материала и каким-то кучерявым неоднородным НДС (на первый взгляд при виде картинок с геометрией) в образце и еще, ах да, с нестационарным нагружением во времени (речь идет ведь о том, что синус потихоньку "перемещается по частоте" до 200 Гц) и с накоплением повреждений.... Тут дело попахивает хорошей кандидатской, а то и докторской диссертацией.Хорошо, если у автора есть лет 5 в запасе. Это если я дико не отстал от прогресса .

 

Если нет, то лучше как-то ограничиться определением напряжений в циклике на нескольких частотах с линейно-упругим материалом (может быть, можно попробовать линейно-вязкоупругий). Зная количество циклов в кажлой из условных астотных полос, можно привести к определенной эквивалентной величине.

Я очень надеюсь, что где-то есть усталостные кривые для этого типа резины, иначе тогда встанет серьезный вопрос, с чем сранвивать максимальные напряжения, и придется усиленно чесать репу.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Извиняюсь, если разочарую, но никаких сложных моделей резины, в этой теме я не планирую.

 

То, что пока попробовал. Первое приближение, линейные свойства резины.

Насчёт твёрдости по Шору и соответствующего модуля упругости...

Вроде даже Гост есть ГОСТ 20403-75 (СТ СЭВ 1970-79) Резина. Метод определения твердости в международных единицах (от 30 до 100 IRHD) (с Изменениями N 1, 2).

Жаль с графиком в не очень качестве и без формулы...

 

get.jpg

хотя в той же wiki формула есть, почему в гост не завезли непонятно.wiki.PNG

Собственно для моей твёрдости по Шору 45-66 получил Emin=2,0379 МПа, Emax = 4,6191 МПа. (коэфф. Пуассона взял 0,49)

Дальше в модальном анализе (1 амортизатор с четвертью массы агрегата) получилось:

СЧ.PNG

Что вообще говоря выглядит не очень хорошо.

Дальше статика. (Большие нагрузки пока не удались, модель рассыпается элемент highly distorted и всё такое, но это ещё добью).

Деформации в резине получились 1,2 мм при размере (радиусе) самой резиновой детали 8 мм (последний рисунок), это получается 15% или как-то по другому оценивать надо. До каких деформаций вообще можно считать использование линейной модели законной?

 

 

 

1.png

2.png

3.png

4.png

Снимок.PNG

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




×
×
  • Создать...