Ansys WB (Nonlinear )Контактная задача

[Arteg 73]

 

Господа, всех приветствую!

Вновь обращаюсь к Вам за помощью!

 

Описываемая ниже задача частично является продолжение 2ух моих предыдущих тем. По традиции - длиннопост)

 

Задача: 

Смоделировать статическое испытания каретки.

Нагрузка: 15 кН вертикально вниз.

Пластические деформации допустимы и будут 100%.

 

Составляющие каретки:

1. Корпус. Материал - АД35Т1.

2. Штифт, жестко закрепленный в корпусе. Материал - 08Х18Н10Т (нерж.сталь).

3. Ухо, через которое продет штифт. Ухо может свободно поворачиваться во круг штифта, пока не упрется в корпус каретки спереди или сзади.

4. Ролики каретки (4 цилиндра на корпусе) для упрощения сделаны с корпусом единым телом. В реальности они будут стальные, и будут закрепленный на осях, закрепленных в корпусе. В данной задаче принятое упрощения, считаю, допустимо.   

Геометрия во вложении

 

Материалы:

АД35Т1

 

08Х18Н10Т (AISI 304)

 

 

Контакты:

1. Штифт - корпус

 

 

2. Ухо - корпус

 

 

3. Ухо - штифт

Изначальное касание имеется.

 

Сетка:

 

Нагрузка:

 

Закрепления:

В реальности, каретка скользит по профилю (который в данном расчете не учитывается), по его плоским наклонным поверхностям, и между роликами каретки и профилем будет контакт с трением. 

При испытании/расчете вместе с профилем корпус каретки будет раздвигаться, стремясь с него соскочить, но это я буду моделировать позже.

Сейчас для максимального упрощения задачи, на ролики просто задана Fixed Support. (далее будет ясно почему)

 

Analysis Settings

 

 

ПРОБЛЕМА

При всех описанных выше параметрах расчет разваливается сразу, не сходится даже 1ый шаг. Начинает строится график Force Convergence почти с параллельными друг другу кривыми, потом Bisection (буду благодарен, если поясните что именно это такое? до конца не понял, когда читал), еще немного итераций и все.

 

При этом, если изменить контакт 3. Ухо - штифт с Frictional на Bonded, то расчет замечательно решается. Ухо деформируется весьма близко к реальности, по моему опыту.

Непонятно правда, почему корпус каретки совсем не затронут, но наверное это из-за Fixed Support.

 

При решении задачи вместе с профилем (каретка с трением контактируем с профилем, профиле закреплен), ситуация почти аналогичная..

 

Пожалуйста, помогите разобраться в чем проблема?

Может быть следует сделать дополнительные настройки контактов или задать дополнительные контакты?

 

@karachun @piden @Graf Kim @DrWatson @Orchestra2603 @AlexArt @ДОБРЯК @imt

Очень всех жду)

Assmbly V5.x_t

[imt 59]

26 минут назад, DrWatson сказал:

Но как раз сила трения и неизвестна

Есть много конструкций с механизмом стопорения, где сила трения работает работает как механизм "зубчатая рейки - шестеренка" .

Представим, что в нашем кулачке не сила трения, а механизм "зубчатая рейка - шестеренка" (не помню точно, кажется, в АНСИС есть способ это реализовать).

 

25 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Но закреплений дополнительных не будет.

 

Это и будет дополнительным закреплением для решения статической задачи. 

С его помощью можно по-колхозному проверить условие самостопорения кулачка. 

Зная коэффициент трения, подобрать геометрические параметры кулачка для его стопорения

[Arteg 73]

15 часов назад, Jesse сказал:

а я контакт между колёсиками и профилем вообще не задавал. Они ведь не участвуют в стопорении каретки. Почти..

Они как раз участвуют! Ведь ухо упирается в профиль, и как бы вжимает корпус с роликами в этот профиль с другой стороны. При вертикальном расположении профиля и каретки, только такой механизм и возможен.

 

7 часов назад, ДОБРЯК сказал:

Каретка не может повиснуть на колесах. Колеса спроектированы, чтобы каретка каталась.

Ну вы мне еще расскажите как я свою же каретку спроектировал)

Конечно, ролики нужны, чтобы каретка каталась, но когда она стопориться - ролики в этом участвуют.

 

3 часа назад, imt сказал:

Определитесь, что Вы хотите:

Конструкция, в целом уже спроектирована. Причем она сделана по аналогу существующей каретки. 

Тут именно задача смоделировать это в Ансис, и понять проходят ли элементы конструкции по прочности.

 

 

4 часа назад, imt сказал:

Вы уже провели испытания, в чем основная проблема?

Реальных испытаний еще не было! То, что было в прошлой теме, было для подтверждения модели материала.

Те изделия (профиль, каретка), что рассматриваются здесь, еще не созданы в металле.

 

 

3 часа назад, imt сказал:

А что с контактами колесиков каретки?

У Вас верхнее колесо приклеено к профилю?

Нет, между колесами и профилем контакт с трением.

 

3 часа назад, imt сказал:

1. Верхние колеса приклеиваем к профилю. Они ведь не двигаются при стопорении? Правильно?

Не совсем. При стопорении, каретка действительно не будет двигаться вниз по профилю (в этом и смысл), но из-за нагрузки, каретка будет вжиматься роликами в профилем, стремясь как бы с него соскочить. Поэтому скольжение с трением между ними будет.

[ДОБРЯК 606]

1 час назад, imt сказал:

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

На второй круг идем???

Не ... Я не пойду 

Так идем и не идем?

[Arteg 73]

2 часа назад, Graf Kim сказал:

Ну так понятно, что механизм действия самостопорящийся. Если дёргать каретку вниз, она за счёт профиля кулачка проворачивает его и стопорит. Статика здесь может решиться, если геометрию привести к моменту, непосредственно когда стопор срабатывает - все зазоры выбраны, тела в касании. Дальше начинаются вопросы. 

@Arteg а что вы там говорили про каретку? Она гарантированно держит 15 кН? Её не сдёргивает с профиля? И 15 кН не достаточно, чтобы стопор скользил по профилю не взирая на закрытое положение?

 

 

Вот этот результат - именно то, чего я хочу добиться!!!

Характер смещения каретки по профилю очень похож.

 

Смущает только, что ухо никак не деформировалось, и что в начале, каретка чисто вертикально сползает...

Ухо должно вытягиваться по-хорошему, а каретка, сразу начать доворачиваться.

 

Тем не менее, это очень близки результат к желаемому! 

2 часа назад, Graf Kim сказал:

Она гарантированно держит 15 кН? Её не сдёргивает с профиля?

Это как раз я и хочу выяснить, держит ли она 15 кН, и не сдергивает ли ее. 

Впрочем, за последние я не переживаю почти, учитывая первый расчет каретки в этой теме.

[ДОБРЯК 606]

5 минут назад, Arteg сказал:

Ну вы мне еще расскажите как я свою же каретку спроектировал)

Конечно, ролики нужны, чтобы каретка каталась, но когда она стопориться - ролики в этом участвуют.

Почему они стопорятся? Какая сила их стопорит.

Вертикальная??? 

[Arteg 73]

2 часа назад, Graf Kim сказал:

И 15 кН не достаточно, чтобы стопор скользил по профилю не взирая на закрытое положение?

Этот вопрос поясните пожалуйста, не понял. Что имело ввиду под закрытым положением?

2 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Какая сила их стопорит.

Вертикальная??

Именно. Прикладываем вертикальную силу к уху. Ухо поворачивается вокруг штифта. Упирается нижней частью в профиль. Стопориться за счет трения. 

При это, чем БОЛЬШЕ вертикальная сила, тем БОЛЬШЕ будет сила трения. 

Вот пример аналогичной системы. 

Пользователь идет вверх, тянет каретку за собой, ухо наклоняется вверх, не цепляя профиль - каретка свободно движется наверх.

 

Если пользователь срывается, ухо поворачивается, и каретка стопориться. Я не знаю, как это еще объяснить, и как это можно было не понять, после всех предыдущих пояснений.

 

 

@Graf Kim Просветите пожалуйста, какие были заданы контакты, закрепления, настройки расчета?

[ДОБРЯК 606]

36 минут назад, Arteg сказал:

Если пользователь срывается, ухо поворачивается, и каретка стопориться. Я не знаю, как это еще объяснить, и как это можно было не понять, после всех предыдущих пояснений.

Так вам же объясняют что каретка стопорится только за счет сил трения. А не за счет того вы закрепили верхние или нижние ролики. Вы должны правильно моделировать трение скольжения по оси Z в этой конструкции. 

Вы же считаете НДС. А не движение каретки.

36 минут назад, Arteg сказал:

Пользователь идет вверх, тянет каретку за собой, ухо наклоняется вверх, не цепляя профиль - каретка свободно движется наверх.

А вниз пользователь) уже не может спуститься со страховкой?

Изменено 7 февраля 2021 пользователем ДОБРЯК

[Arteg 73]

4 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Так вам же объясняют что каретка стопорится только за счет сил трения. А не за счет того вы закрепили верхние или нижние ролики

Я об этом говорил с самого начала) 

И контакт между профилем и роликами задавал исключительно с трением.

 

4 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Вы должны правильно моделировать трение скольжения по оси Z в этой конструкции

Да, но не только по оси Z, а и по оси параллельной плоскости симметрии модели.

Изменено 7 февраля 2021 пользователем Arteg

[ДОБРЯК 606]

Вот у вас основное место трения.

 

А не ролики...

И горизонтальная сила которая определяет силу = 10 т. при вертикальной 1.5 тонны.

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

Есть же пружинка можете сразу задать горизонтальную силу. Но чтобы каретка не сползла при силе 1.5 т и коэффициенте трения 0.15 можете сразу ее определить.

Для этого КЭ не нужны...

Эта сила равна = 10 т.

Что еще нужно объяснить???

Изменено 7 февраля 2021 пользователем ДОБРЯК

[imt 59]

16 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Есть же пружинка можете сразу задать горизонтальную силу. Но чтобы каретка не сползла при силе 1.5 т и коэффициенте трения 0.15 можете сразу ее определить.

Для этого КЭ не нужны...

Эта сила равна = 10 т.

Коэффициент трения стали по алюминию примерно 0.5. Значит горизонтальная сила не 10 т

[ДОБРЯК 606]

9 минут назад, imt сказал:

Коэффициент трения стали по алюминию примерно 0.5. Значит горизонтальная сила не 10 т

 

[imt 59]

И таки да... Я бы сделал в модели пружину, которая прижимает кулачок к профилю, для того чтобы на первом шаге (когда верхний ролик "приварен") установить каретку в положение стопорения.

А на втором шаге ролик "отварил" и прикладывал уже вертикальную силу.

Возможно, примерно так и делала GrafKim

[ДОБРЯК 606]

2 часа назад, DrWatson сказал:

поставил все контакты с трением 0,15

Я же ничего сам не придумываю...

[imt 59]

 

1 минуту назад, ДОБРЯК сказал:

Я же ничего сам не придумываю...

Я тоже...

Не очень важно сколько конкретно. Коэффициент трения накладывает условие на соотношение плеч в рычаге кулачка: 0,15 или 0,5

[ДОБРЯК 606]

6 минут назад, imt сказал:

А на втором шаге ролик "отварил" и прикладывал уже вертикальную силу.

Равновесие сил должно быть по вертикальной оси. Это не зависит от номера шага.

Сразу задаются граничные условия на первом шаге. 

На третий круг идем.

Механизм вы не решите в МКЭ.  

8 минут назад, imt сказал:

Коэффициент трения накладывает условие на соотношение плеч в рычаге кулачка: 0,15 или 0,5

Рычаг это момент. Рычаг не связан с коэффициентом трения.

[imt 59]

2 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Сразу задаются граничные условия на первом шаге. 

В АНСИС на разных шагах можно задать разные граничные условия и разные контакты ( это я для @Arteg говорю)

 

4 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Механизм вы не решите в МКЭ.  

Простейший механизм - рычаг ( это не я, Архимед).

Будем спорить страниц на пять, что в МКЭ нельзя рычаг посчитать...

[ДОБРЯК 606]

1 минуту назад, imt сказал:

В АНСИС на разных шагах можно задать разные граничные условия и разные контакты

И какие нужно задать условия на первом шаге? Какие на втором?

Какие на десятом?

[imt 59]

Вот в пятницу механизм в Ансис решал ( 6 абсолютно твердых тел, 4 подшипника, 7 упругих тел)

1 минуту назад, ДОБРЯК сказал:

И какие нужно задать условия на первом шаге? Какие на втором?

GrafKim знает...

14 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Рычаг это момент. Рычаг не связан с коэффициентом трения

В нашем случае связан. Нам же как-то надо силу 10т создать...

[ДОБРЯК 606]

14 минут назад, imt сказал:

Нам же как-то надо силу 10т создать...

А сразу нельзя? Только на десятом шаге.

[Graf Kim 217]

11 часов назад, imt сказал:

А на первом шаге что делали, чтобы кулачок зацепился?

В данном конкретном случае - просто каретку придержал.

 

10 часов назад, imt сказал:

К сожалению, оба молчат, и трудно сказать, насколько "физичны" их фокусы, чтобы каретка не улетала...

Ну увы. Не могу тут постоянно сидеть. Часов в сутках катастрофически мало.

 

9 часов назад, Arteg сказал:

Это как раз я и хочу выяснить, держит ли она 15 кН, и не сдергивает ли ее. 

Впрочем, за последние я не переживаю почти, учитывая первый расчет каретки в этой теме.

 

9 часов назад, Arteg сказал:

@Graf Kim Просветите пожалуйста, какие были заданы контакты, закрепления, настройки расчета?

Есть мнение, что в динамике всё пойдёт гораздо веселее. Так что пока не буду скидывать этот полуфабрикат.

 

Изменено 7 февраля 2021 пользователем Graf Kim