Ansys Workbench Корректен ли расчет на прочность (Nonlinear)

[Arteg 73]

Здравствуйте! 

Выполнил расчет в WB, но т.к. только начинаю работать в Ansys не могу оценить корректность решения и результатов.

 

Задача:

Алюминиевый профиль L=1000 мм (см. рис. 1) закреплен с помощью кронштейнов на расстоянии 100 мм от края профиля с каждой стороны. Кронштейны в расчете не учитываются и на место крепления (контакта) приложено ограничение Fixed Support (см. рис. 2).

По середине профиля на его боковые полки действует сила, представленная двумя векторами (см. рис. 3, 4). Сила прикладывается со скоростью 0,33 кН/сек.

Профиль изготовлен из алюминиевого сплава 6063 Т6. В Ansys этот материал я задал, используя шаблон Alluminum Alloy NL. (см. рис. 5) 

 

Необходимо определить перемещения (деформации профиля) и эквивалентные напряжения, с целью убедиться, что профиль выдерживает нагрузку.

 

Результаты расчета: рис.8, 9.

 

Вопросы:

1. Корректно ли задана сетка? (см. рис. 6)

2. Корректно ли задан материал (см. рис. 5)

3. Корректно ли заданы Analysis Settings? (см. рис. 7)

 

P.S. Постарался максимально подробно описать задачу, но если что-то не учел, дополню.

 

 

 

 

 

[piden 2 874]

46 minutes ago, ДОБРЯК said:

А в данном случае нужно моделировать кронштейны. 

Т.е. если в модель добавить кронштейны - надо понимать, все будет "правильно"?

Блин, а как кронштейны тогда крепить? Ведь

1 hour ago, ДОБРЯК said:

Если в линейной задаче сингулярность то нет смысла дальше решать. 

 

[ДОБРЯК 605]

Если правильно моделировать кронштейны и закрепления и нагрузки  и если это не какая-то учебная задача,)))) то всё в итоге сводится к линейной задаче. 

[ДОБРЯК 605]

14 часов назад, Jesse сказал:

так бесконечность только в аналитике...

Не всегда. Консольный стержень - это аналитика. И никаких сингулярностей.

А вот если моделировать объемными КЭ, то нужно правильно моделировать закрепление и нагружение, чтобы не было сингулярности. И если проводить нелинейный расчет то эта сингулярность перейдет в матрицу жесткости или правую часть...

14 часов назад, Jesse сказал:

В МКЭ опять таки общее уравнение статики в матричном виде [K]{u} = {F}.   И для нелинейной, и линейной задачи. Просто в нелинейной мы на каждом приложения нагрузки находим {u}, и жёсткость обновляем.

 

Изменено 26 ноября 2020 пользователем ДОБРЯК

[piden 2 874]

1 hour ago, ДОБРЯК said:

А вот если моделировать объемными КЭ, то нужно правильно моделировать закрепление и нагружение, чтобы не было сингулярности.

Так что, осилишь консольную балку в солидах посчитать "правильно"?)

Пафосных слов от тебя много, вот только до дела всё никак не доходит 

[ДОБРЯК 605]

9 минут назад, piden сказал:

Так что, осилишь консольную балку в солидах посчитать "правильно"?)

Пафосных слов от тебя много, вот только до дела всё никак не доходит 

Тебе повторно я не буду объяснять. Я в этой теме объяснил. Перечитай тему.

[piden 2 874]

6 minutes ago, ДОБРЯК said:

Тебе повторно я не буду объяснять. Я в этой теме объяснил. 

Отмазки то были, а не объяснения. Решения конкретно поставленной задачи от тебя никто так и не увидел.

 

 

Изменено 26 ноября 2020 пользователем piden

[ДОБРЯК 605]

6 минут назад, piden сказал:

Отмазки то были, а не объяснения. Решения конкретно поставленной задачи от тебя никто так и не увидел.

 

 

Открывай тему. Расскажи в чем у тебя проблемы при решении консольной балки объемными КЭ. Покажи сингулярность. Тогда еще раз объясню.

У меня нет проблем при решении консольных балок с 1988 года. И нет сигулярностей.

[piden 2 874]

16 minutes ago, ДОБРЯК said:

У меня нет проблем при решении консольных балок с 1988 года. И нет сигулярностей.

... потому что с 1988 года ничего не решаю...

[ДОБРЯК 605]

@piden чтобы ответить на твой вопрос, ты его сформулируй.

@piden все твои доказательства)), что я ничего не могу, не знаю и не умею моделировать это же глупости. Желание хоть как-то разогреть тему. И обратить на себя внимание.

Открой тему, сформулируй вопрос. 

[Jesse 960]

5 часов назад, ДОБРЯК сказал:

Не всегда. Консольный стержень - это аналитика. И никаких сингулярностей.

имел в виду, что в мкэ в принципе не бывает бесконечных напряжений

 

6 часов назад, ДОБРЯК сказал:

И если проводить нелинейный расчет то эта сингулярность перейдет в матрицу жесткости или правую часть...

опять-таки насчёт разрешения сингулярностей: в линейной задаче у нас одна матрица жёсткости (один раз собрали и всё).. а в нелинейной на каждом шаге собираем, и если в линейной на главной диагонали значение очень близкое к 0 или же два соседних числа в матрице Ж очень сильно разнятся (признаки сингулярности), то в нелинейной (к примеру, включив пластику), после того как обновим много раз матрицу жёсткости, эти же два числа уже не так сильно будут отличаться, и на главной диагонали уже побольше значение будет... нивелируем действие сингулярности

[ДОБРЯК 605]

40 минут назад, Jesse сказал:

опять-таки насчёт разрешения сингулярностей: в линейной задаче у нас одна матрица жёсткости (один раз собрали и всё).. а в нелинейной на каждом шаге собираем, и если в линейной на главной диагонали значение очень близкое к 0 или же два соседних числа в матрице Ж очень сильно разнятся (признаки сингулярности), то в нелинейной (к примеру, включив пластику), после того как обновим много раз матрицу жёсткости, эти же два числа уже не так сильно будут отличаться, и на главной диагонали уже побольше значение будет... нивелируем действие сингулярности

Интересная тема. В линейной задаче матрица жесткости не зависит от результатов расчета. И если все КЭ правильной формы, то проблем с матрицей жесткости не будет.

А вот если в процессе решения будут очень большие перемещения или напряжения в локальной зоне, то они и будут портить) матрицу жесткости.

[Arteg 73]

25.11.2020 в 15:15, piden сказал:

Замечание про секунды и статический расчет было верное. Расскажите, откуда взялось условие

Условие по скорости приложения нагрузки идет из ГОСТ EN 795-2014 на проведение статический испытаний.

По сути, задавая время окончания шага 80 сек я хотел смоделировать постепенное приложение нагрузки, так как это в реальности происходит при испытании на разрывном стенде. Насколько я понял из того, что я читал по этой теме при задании времени 80 сек, максимальная нагрузка будет приложена как раз К 80-ой секунде.

Кроме того, при задании Step End Time = 1 сек расчет схлопывается.

25.11.2020 в 15:15, piden сказал:

1. Можно было гексу, но раз комп осилил и расчет уже проведен - то пойдет)

Долго мучался с сеткой. Гексу построить тупо не получилось) Была еще пара вариантов сетки, но все тэтраэдальные, и с ними расчет не получался.

 

25.11.2020 в 15:15, piden сказал:

И каков вердикт? Выдерживает?)

Запас прочности там минимальный, но да - выдерживает. Предел прочности этого сплава 241 МПа, и эквивалентные напряжения его не превышают.

25.11.2020 в 14:43, Jesse сказал:

просчитайте сначала балочными КЭ. За секунду расчётного времени сразу определите правильный максимальный прогиб

Изучу этот вопрос, спасибо! На данный момент - без понятия что это)

 

 

 

25.11.2020 в 14:43, Jesse сказал:

Поэтому нужен расчёт объёмными КЭ

Так разве я уже сетку не из объемных построил? 

 

 

 

 

23 часа назад, karachun сказал:

23 часа назад, ДОБРЯК сказал:

Где эти кронштейны в КЭ модели.

 

25.11.2020 в 13:55, Arteg сказал:

Кронштейны в расчете не учитываются

 

 

 

23 часа назад, ДОБРЯК сказал:

Вопрос был задан ТСу, а не вам.

Но ТС на все эти (еще пока незаданные) вопросы уже дал ответы. Вообще у ТС очень хорошее описание. Так что я считаю своим долгом указать вам на эти ответы, если вы сами не замечаете их, по непонятным мне причинам.

 

Да, там есть скриншот, где видно как закреплен профиль в этом расчет. 

Как профиль крепится на кронштейны по факту скину чуть позже. 

Т.к. в Ansys новичок я хочу разобраться как считать отдельную модель для начала. Расчет сборки с учетом контактов тяжко, с учетом того что кронштейн там сборной конструкции, и даже если его перекинуть в Rigid я не уверен, что все учту)

Так что как скину скрин модели с кронштейном - очень жду советов/гайдов как все это между собой подружить в Ansys! 

[karachun 2 038]

25 минут назад, Arteg сказал:

Долго мучался с сеткой. Гексу построить тупо не получилось)

Скиньте геометрию и вам покажут.

[Jesse 960]

16 минут назад, Arteg сказал:

Запас прочности там минимальный, но да - выдерживает. Предел прочности этого сплава 241 МПа, и эквивалентные напряжения его не превышают.

уфф, ну я бы тогда волновался.. 
во-первых, как выше подчеркнули, в вашем расчёте жёсткая заделка, а реальная модель в той или иной степени будет более податливой.
во-вторых, смотрю, у вас всё-таки пластика.. вот задали вы билинейный закон упрочнения. Если у вас прям всё впритык по напряжениям, то я бы откопал более точный график и просчитал.
К слову, в SW simulation есть такой встроенный график. 

На участке пластичности действительно похоже на прямую (касательный модуль на вскидку ~650-600 МПа, как раз ~1/100 от E), но в вашем случае когда запас близок к 1, я бы откопал и построил более точный и плавный график с большим кол-вом точек, а то и этот какой-то ломаный чересчур..
С более точный законом упрочнения останется только одна неопределённость - неизвестная жёсткость заделок. Это дело уже можно более менее заложить в запас с коэф=ом 1,1-1,2...
 

Если проводятся натурные испытания, которые можно узреть, то по идее можно и визуально оценить насколько жёсткость заделок близка к абсолютной..
Вместо жёстких заделок можно задать elastic support или линейную/нелинейную пружину и потестить разные варианты, более менее близкие к жёсткой заделке..

[karachun 2 038]

11 минут назад, Jesse сказал:

Если у вас прям всё впритык по напряжениям, то я бы откопал более точный график и просчитал.

Не надо. Даже отсюда видно что появился пластический шарнир. Или вот вот появится.

Изменено 26 ноября 2020 пользователем karachun

[Arteg 73]

Вот крепление профиля на кронштейн. Кронштейн состоит из двух частей: основания и распорки. В распорку вкручиваются болты, которые упираются в основание. Профиль фиксируется за счет прижатия полок кронштейна к профилю. 

Кронштейн на болты жестко прикручивается к потолку.

 

Я понимаю, что аппроксимация этого крепления с помощью Fixed Support, как сделал я в расчете, может быть грубоватой, но думаю, что в каком-то роде это и хорошо, так как полученные напряжения, скорее всего больше реальных.

 

2 часа назад, karachun сказал:

Скиньте геометрию и вам покажут.

А как сюда закинуть файлы?) 

Или просто ссылку на Яндекс\Гугл Диск?

[karachun 2 038]

4 минуты назад, Arteg сказал:

Или просто ссылку на Яндекс\Гугл Диск?

Так подойдет. Лучше на гугл. И в формате .x_t (формат парасолида).

[Arteg 73]

2 часа назад, karachun сказал:

Так подойдет. Лучше на гугл. И в формате .x_t (формат парасолида).

Вот ссылка на скачивание: https://yadi.sk/d/K67XTRMPKx98PQ

Там архив с моделями профиля и сборочный файл с профилем и кронштейнами.

 

Еще такой вопрос на засыпку: когда я выбираю 2 симметрично расположенные поверхности профиля для приложения нагрузки (те что на скриншотах) и задаю действующую силу, Ansys распределяет эту силу по этим двум поверхностям, или на каждую поверхность дает полную силу?

[ДОБРЯК 605]

6 часов назад, karachun сказал:

Даже отсюда видно что появился пластический шарнир. Или вот вот появится.

Появился пластический шарнир.

И теперь нужно внести конструктивные изменения, чтобы конструкция работала в линейной зоне. Если это не учебная работа.

[ДОБРЯК 605]

25.11.2020 в 16:21, karachun сказал:

Так можно и по поводу слабых пружин сказать что раз они добавляют немного жесткости то это все неправда и использовать их нельзя.

В любом численном эксперименте вы должны ввести точку отсчета для перемещений. Реперную точку. Слабые пружинки это химия. Задача не имеет физического смысла. Если нагрузка уравновешена, то расчетчик задает точку отсчета. Граничные условия задает расчетчик, а не программа с помощью пружинок.