Перейти к публикации

Ansys WB (Nonlinear) vs Эксперимент


Рекомендованные сообщения

Всех приветствую!

 

Суть вопроса:

Провел испытание образца на разрушение и выполнил такой же расчет в Ansys (описание и того и другого далее по тексту).

Характер деформации Ansys передал отлично, однако по прочности наблюдается значительное расхождение с экспериментом в сторону повышения запаса прочности (т.е. реальный образец выдерживает большую нагрузку, чем при расчете в Ansys). 

Вопрос: почему это происходит и как приблизить результаты расчета к экспериментальным данным?

 

Постановка эксперимента

Образец для испытания: алюминиевая труба квадратного профиля 46х46х3

Материал: АД35Т1 ГОСТ 8617-18 (аналог 6082 Т6)

Закрепление: в качестве несущей конструкции взят стальной двутавр с приваренными к нему упорами, и приваренными к этим упорам стальными трубами длиной 100 мм.

В эти стальные трубы вставляется алюминиевая труба, после чего между ней и стальной трубой был вбит клин из стальной пластины, который также был приварен к стальной трубе.

Таким образом получили жесткую заделку на концах алюминиевой трубы. 

Нагружение: осуществляется на разрывной машине с помощью очень прочной тканевой ленты.

Скорость нагружения: 0.3 кН/сек.

wG-NYwFuYr4.jpg?size=2560x1920&quality=9

 

Ход и Результаты эксперимента:

При нагрузке 15 кН был пройден предел текучести (согласно графику ниже).
При достижении значения нагрузки 22кН выполнено удержание на 30-40 секунд. (см. фото ниже) 

PO5ko5A9DnY.jpg?size=2560x1280&quality=9

После выдержки нагрузка продолжила нарастать.
Нагрузка при разрушении составила: 22,8 кН
При это труба лопнула по нижней грани, и эксперимент завершился.

gOVSPsdI2fg.jpg?size=1620x2160&quality=9

 

Для полного разрушения было проведено второе нагружение. По всей плоскости сечения труба разрушилась при 20 кН.

2hiHc-QmXa0.jpg?size=1620x2160&quality=9

Труба после полного разрушения:

zQSJDTo8k2Q.jpg?size=2560x1920&quality=9

 

 

Обработка результатов эксперимента:

Исходя из экспериментальных данных, я рассчитал фактическое значение предела прочности сплава АД35 Т1, которое, в целом совпало с табличными значениями.

Момент инерции взят из Ansys.

-W9d04HskBY.jpg?size=2560x1920&quality=9

 

 

РАСЧЕТ В ANSYS WB

1. Задание материала

ylBuguRBWfI.jpg?size=1666x464&quality=96

Tangent modulus задан так, чтобы кривая заканчивалась на значении 310 МПа. (310 - ближе к табличным значениям)

 

Материал называется 6082Т6 т.к. это полный аналог АД35 Т1 и изначально я использовал это название.

UXfU1WF15s0.jpg?size=387x615&quality=96&

 

 

2. Симметрия

Расчет проводился с учетом поперечной симметрии конструкции.

Длина модели: 450 мм

gvXGE7xy4K0.jpg?size=1920x724&quality=96

 

3. Сетка

LNAlQOIxfyY.jpg?size=1523x697&quality=96

Sweep Method

1sAu2lrhe_U.jpg?size=392x337&quality=96&

Global Mesh

jxe2qt47au8.jpg?size=384x619&quality=96&

 

4. Условия закрепления

Длина участка под закрепление: 100 мм

Fixed Support

2VkY1fGFNqc.jpg?size=1907x681&quality=96

 

5. Нагрузка

Ширина площадки приложения нагрузки: 10 мм (т.к. толщина ленты 20 мм)

Для приложения нагрузки выбраны скругленные углы трубы, т.к. лента натягивается между ними, и практически не воздействует на плоскую часть.

Значение нагрузки взято из эксперимента: 23 кН (округлил 22.8 кН)

С учетом симметрии задал силу: 11.5 кН

Gc1nlFxf0Pc.jpg?size=1904x720&quality=96

 

6. Analysis Settings

NLCFRgNvyiQ.jpg?size=388x457&quality=96&

 

7. Результаты

Согласно результатам расчета, разрушение трубы при нагрузке 23 кН (11.5 кН т.к. симметрия) не происходит. При этом деформации и перемещение значительно меньше экспериментальных. Различие очень сильное 

Safety Factor (пороговое значение 310 МПа)

DDZKxTFRipE.jpg?size=1920x883&quality=96

 

Total Deformation

CAsu1s8LoAw.jpg?size=1518x698&quality=96

 

Equivalent Stress

pGA5WRWSqi0.jpg?size=1523x697&quality=96

 

Правдоподобные деформации получаются при задании нагрузки 22 кН в симметричной постановке задачи, т.е. реальная получилась бы 44 кН.

Все скриншоты - True Scale

SKocxNEeeKY.jpg?size=1522x699&quality=96

jNP2JOhOLaA.jpg?size=1526x697&quality=96

RGgqslufAho.jpg?size=1520x697&quality=96

 

 

Что необходимо скорректировать в расчете, чтобы его результаты сошлись с экспериментом?

 

Заранее благодарю за ваши советы.

С Наступающим всех!

 

 

Изменено пользователем Arteg
Неверно отобразились картинки
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 2 недели спустя...


UnPinned posts
2 часа назад, imt сказал:

Если эксперимент нужен для определения механических свойств алюминиевого сплава, то надо делать 3-х точечный изгиб по ГОСТу: на трех стальных роликах. Если нет роликов, можно делать на прутках, мм 20 примерно. Желательно, чтобы прутки были закаленные, а не сырые.

 

Прутки найти можно, но ход как эксперимент проводится я не совсем понял. Укажите, пожалуйста, ГОСТ в котором ход испытания прописан. И что в качестве образца испытания брать? 

2 часа назад, imt сказал:

Не понятно, в реальной конструкции будет использован прямой профиль или он будет предварительно изогнут "на матрице"?

Будут оба варианта. Пока разбираемся с прямым.

5 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Это квадратное сечение?:biggrin:

gOVSPsdI2fg.jpg?size=1620x2160&quality=9

Да именно оно. Может быть не 1.5, а 1.4

Изменено пользователем Arteg
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
11 hours ago, Arteg said:

1. Провести более корректный эксперимент: 

-более жесткие крепления на концах трубы;

-нагрузка жестким элементом, а не лентой.

Мне кажется, как писали уже выше, лучше всего вообще вырезать пластинку из этого профиля и на растяжение разорвать на стандартной машине типа пресса Гагарина. И будет вам отличная кривая сигма-эпсилон. Ее уже потом можно будет задать в Ансис и посчитать на соотвтсвие с экспериментом. Попадание будет, вероятно, очень хорошее.

 

Либо не мучайтесь и берите свойства все из доступных истоников. В расчете профиль потечет и условно "сломается" раньше чем в реальности (в силу консервативности оценки жтих свойств, как писал @Graf Kim), но вам как проектировщику это даст всего лишь ошибку в безопасную сторону

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
7 минут назад, Arteg сказал:

Да именно оно. Может быть не 1.5, а 1.4

Это же зависит от закрепления и нагружения. Научитесь правильно моделировать в линейной зоне. Чтобы в линейной зоне было 1.4 т. От граничных условий всё зависит.

Какой предел текучести у этого материала? 

А уже потом считайте глубокую нелинейность...:biggrin:

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
41 минуту назад, Arteg сказал:

Трубу разрывал и рассчитывал (предмет данной темы форума) чтобы утончить модель материала и параметры расчета, чтобы их же использовать для расчет проектируемого профиля, т.к. задача будет почти такая же.

 

30 минут назад, Arteg сказал:

Прутки найти можно, но ход как эксперимент проводится я не совсем понял. Укажите, пожалуйста, ГОСТ в котором ход испытания прописан. И что в качестве образца испытания брать? 

Ok. Именно для Вашего случая ГОСТ не нашел, они все однотипные, поищите "испытания на изгиб".

Для понимания эксперимента картинка из ГОСТ 14019-80:

Clipboard04.png

Здесь почти все также, как в вашем эксперименте, кроме закрепления и приложенной нагрузки.

Ролики/прутки позволят Вам упростить закрепление и приложение нагрузки для их повторения в АНСИС.

 

Тут уже предлагалось вырезать стандартный плоский образец и испытать на разрывной машине - это сложно.

Насколько представляю, для решения Вашей задачи надо немного изменить уже проведенные Вами эксперименты и расчеты:

1. Надо взять 3-5 прямых образцов прямоугольных алюминиевых ГОСТовских профилей из АД35T1 такой же длины, как было у Вас в эксперименте.

2. Установить их на прутки и прожать до глубокой пластики

То же самое повторить в расчете  АНСИС:

   3. Сделать расчетную шелл-модель с учетом контакта между профилем и прутками

   4. Свойства материала получить из основных свойств алюминиевого сплава (как было показано выше в справочнике Гохфельда).

Убедиться, что расчет совпадает с экспериментом

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

Профиль получается путем экструзии на матрице (горячее прессование). Получают длинные прямые сегменты. После чего, уже готовый профиль гнут, с использованием специальной оснастки под этот профиль. 

То есть гнут его не при изготовлении, а уже готовый прямой сегмент.

 

Да, именно это имел в виду.

1 час назад, Arteg сказал:

Будут оба варианта. Пока разбираемся с прямым.

 

Деталь из профиля сложного сечения. Закрепления сложные. Без солидов вряд ли получится. Делайте солид-модель профиля sweep-методом (без тетраэдров).

Знаю, что детали из алюминиевых профилей открытого сечения гнут с предварительным растяжением. Судя по всему, это не Ваш случай. Поэтому, в расчете детали, согнутой из такого профиля, как на Вашей картинке, не нужно учитывать пластическое упрочнение.

Для уверенности можно было бы смоделировать технологический процесс изгиба. Но, неужели Ваша разработка настолько секретная :)?

Тут уже многие советовали ограничиться линейным анализом.

Для "бытовых" задач этого, как правило, хватает выше крыши.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
46 минут назад, imt сказал:

Надо взять 3-5 прямых образцов прямоугольных алюминиевых ГОСТовских профилей из АД35T1 такой же длины, как было у Вас в эксперименте.

2. Установить их на прутки и прожать до глубокой пластики

Боюсь, такой эксперимент провести не удастся( Нет необходимого оборудования и оснастки. 

В моих силах только уточнить/скорректировать тот эксперимент, что был описан здесь раньше. Для нагрузки например я смогу использовать пруток вместо ленты.

49 минут назад, imt сказал:

Сделать расчетную шелл-модель с учетом контакта между профилем и прутками

С шеллом не работал. Расскажите вкратце пожалуйста, почему их надо использовать здесь? Почему обычные солиды, полученные Sweep методом, как я уже сделал, не подойдут?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 минуту назад, Arteg сказал:

С шеллом не работал. Расскажите вкратце пожалуйста, почему их надо использовать здесь? Почему обычные солиды, полученные Sweep методом, как я уже сделал, не подойдут?

 

С шеллами размерность задачи меньше, считает быстрее, быстрее сходится. Если мощность компьютера позволяет  - считайте в солидах.

Если в модели уже sweep-солиды, то все хорошо.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@imt

6 минут назад, Arteg сказал:

Боюсь, такой эксперимент провести не удастся( Нет необходимого оборудования и оснастки. 

Я поспешил! Сейчас уточнил, оказывает разрывной стенд способен работать в другую сторону и есть насадка для продавливания.

 

Возникло 3 вопроса:

1. В этом эксперименте получается что разрушения материала не произойдет. Как мне определить предел прочности? Иными словами, не совсем понимаю как тут результаты эксперимента анализировать.

 

2. При моделировании такого эксперимента в Ansys получается, что в качестве нагрузки надо будет задавать не силу, а перемещение ролика (через Remote Point)? 

 

3. Какие ограничения надо будет наложить на профиль? Нижнее ролики зафиксированы жестко, верхний давит - двигается. Между профилем и роликами трение, но будет ли этого достаточно для Ansys, чтобы он не подумал, что что-то куда-то уедет?

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

Боюсь, такой эксперимент провести не удастся( Нет необходимого оборудования и оснастки.

Вот это и главная проблема - вы хотите неимоверной точности и совпадения с экспериментом но у вас нет оборудования чтобы получить кривые наряженя-деформации или хотя бы оценить предел текучести и прочности.

 

Можете расслабится и принять Et=0 и считать в запас, даже и с пластикой.

 

Или можете заказать испытания вашего материала в лаборатории но это будет стоить денег.

1 минуту назад, Arteg сказал:

3. Какие ограничения надо будет наложить на профиль? Нижнее ролики зафиксированы жестко, верхний давит - двигается. Между профилем и роликами трение, но будет ли этого достаточно для Ansys, чтобы он не подумал, что что-то куда-то уедет?

Используйте две плоскости симметрии. Тогда у профиля останется только одна степень свободы - движение по вертикальной оси и ее ограничат сами ролики.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 минуты назад, karachun сказал:

Вот это и главная проблема - вы хотите неимоверной точности и совпадения с экспериментом но у вас нет оборудования чтобы получить кривые наряженя-деформации или хотя бы оценить предел текучести и прочности.

Как оказалось есть)

Пожалуйста подскажите только как правильно эти данные оттуда вытащить) 

4 минуты назад, karachun сказал:

Используйте две плоскости симметрии. Тогда у профиля останется только одна степень свободы - движение по вертикальной оси и ее ограничат сами ролики.

Понял, спасибо!

Воспользуюсь возможностью и уточню: если мы решаем с симметрией и прикладываем нагрузку силой, то реальное значение силы мы делим на 2, если 1 плоскость симметрии, и на 4 если 2 плоскости, правильно?

Изменено пользователем Arteg
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
27 минут назад, Arteg сказал:

то реальное значение силы мы делим на 2, если 1 плоскость симметрии, и на 4 если 2 плоскости, правильно?

да

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
49 минут назад, Arteg сказал:

Воспользуюсь возможностью и уточню: если мы решаем с симметрией и прикладываем нагрузку силой, то реальное значение силы мы делим на 2, если 1 плоскость симметрии, и на 4 если 2 плоскости, правильно?

:biggrin:

Научитесь моделировать в линейной зоне. В линейной динамике решите задачу. 

А уже потом переходите к глубокой пластике.

изображение_2021-01-11_152540.png

Если лентой нагружать то такого деформированного состояния не может быть.

30.12.2020 в 15:32, Arteg сказал:

True Scale

 

jNP2JOhOLaA.jpg?size=1526x697&quality=96

 

 

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
13 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Если лентой нагружать то такого деформированного состояния не может быть.

Вы фото трубы после разрушения посмотрите. Может быть не так сильно, но характер деформации именно такой.

22 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Научитесь моделировать в линейной зоне. В линейной динамике решите задачу. 

А уже потом переходите к глубокой пластике.

изображение_2021-01-11_152540.png

На этой картинке линейная зона хотите сказать?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
7 минут назад, Arteg сказал:

Вы фото трубы после разрушения посмотрите. Может быть не так сильно, но характер деформации именно такой.

У вас на фото другое сечение. 

 И именно на нем получилось 1.5 т. и в вашем расчете другое сечение.

А почему другое вы не можете объяснить.:biggrin:

Так какое сечение вы считали?

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
20 минут назад, ДОБРЯК сказал:

У вас на фото другое сечение. 

 И именно на нем получилось 1.5 т. и в вашем расчете другое сечение.

А почему другое вы не можете объяснить.:biggrin:

Так какое сечение вы считали?

Сечение на фото и сечение модели что я скинул одно и тоже. Возможно просто на фото искажение.

Квадратная труба с внешним размером 46х46 и толщиной стенки 3 мм.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

И это искажение квадратного) сечения?

Праздники кончились и вы выходите на свой обычный режим? А почему еще модель в формате Настран не спросили?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
16 минут назад, karachun сказал:

Праздники кончились и вы выходите на свой обычный режим? А почему еще модель в формате Настран не спросили?

В данном случае мне не нужен фррмат Настрана. x_t формата хватает. 

Все грани есть для закрепления и для нагружения.

Изменено пользователем ДОБРЯК
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
38 минут назад, ДОБРЯК сказал:

И это искажение квадратного) сечения?

Я искренне вас не понимаю...

Труба в реальности квадратного сечения.

Моделька тоже квадратного сечения. В чем проблема то?)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
19 минут назад, Arteg сказал:

Моделька тоже квадратного сечения. В чем проблема то?)

Получается что фотографии и картинки из Ансис так искажают квадратное сечение?

Вы это хотите сказать? 

Только на ваших картинках Ансис так искажает сечение. Вы первый на форуме у которого Ансис так искажает картинки. Поэтому я и спрашиваю.:biggrin:

И первый на форуме у которого так фотографии искажают картинки.

Изменено пользователем ДОБРЯК
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...