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

[Arteg 73]

21 минуту назад, Arteg сказал:

Ухо

Материал - 08Х18Н10Т (нерж.сталь).

[piden 2 874]

22 minutes ago, Arteg said:

При всех описанных выше параметрах расчет разваливается сразу, не сходится даже 1ый шаг.

Типичная проблема с контактом)

 

Снова разрежьте все плоскостью YZ и приложите условие симметрии.

В настройках Frictionless контактов поставьте adjust to touch - чтобы в начальный момент времени контакт был установлен.

 

25 minutes ago, Arteg said:

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

Да, из-за этого. Чтобы было просто и более-менее реалистично: сделайте на роликах маленькие плоские площадки в месте предполагаемого контакта с профилем. На них приложите Frictionless support. А потом на одну из вершин каретки (любую) - Displacement: X=free, Y=free, Z=0.

 

 

PS: на заглавный пост можно ссылаться, как на прекрасный образец заданного вопроса. @Arteg , отличная работа!

 

[DrWatson 128]

Скинешь архив проекта?))

File/Archive/..

только результаты не нужно добавлять)

[Arteg 73]

1 час назад, piden сказал:

Снова разрежьте все плоскостью YZ и приложите условие симметрии.

Ухо не симметричное немного как раз в зоне контакта..,но попробую, спасибо!

 

1 час назад, piden сказал:

В настройках Frictionless контактов

Frictional имели ввиду? Frictionless я не использовал, да и не должно их там быть вроде

 

1 час назад, piden сказал:

А потом на одну из вершин каретки

Имеет ввиду именно точка, а не торцевая грань корпуса, верно?

 

1 час назад, piden сказал:

можно ссылаться, как на прекрасный образец заданного вопроса. @Arteg , отличная работа!

Я польщен, спасибо)

[piden 2 874]

8 minutes ago, Arteg said:

Frictional имели ввиду?

Да, любые нелинейные контакты.

 

8 minutes ago, Arteg said:

Имеет ввиду именно точка, а не торцевая грань корпуса, верно?

Да, точка. Нужно убрать степень свободы по Z, но при этом не запрещать всему фейсу деформироваться по Z.

Нагрузка у вас вертикальная, так что это только для борьбы с численными погрешностями. Слабые пружины тоже должны были бы справится, но так надежнее.

Можно приложить Remote displacement ко всему фейсу с опцией deformable и тоже запретить только перемещение по Z.

[ДОБРЯК 602]

2 часа назад, Arteg сказал:

Очень всех жду

Запишите STEP, чтобы понимать о чем речь идет...

[Arteg 73]

7 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Запишите STEP, чтобы понимать о чем речь идет...

Геометрию в Step выложить?

2 часа назад, DrWatson сказал:

Скинешь архив проекта?))

Да, но позже

[piden 2 874]

8 minutes ago, ДОБРЯК said:

чтобы понимать о чем речь идет...

Ну да, без степа-то совершенно не понятно.... О чем тут вообще?

Ах, тут контакты с нелинейностями! Милая тема, но прости-прощай!

[ДОБРЯК 602]

26 минут назад, Arteg сказал:

Геометрию в Step выложить?

Да. x_t формат это формат парасолида и зависит от версии парасолида...

[Arteg 73]

Assmbly V5.STEP

24 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

это формат парасолида

Я думал это просто стандартный формат) 

[Arteg 73]

@piden Задал параметры, которые вы посоветовали, но увы(

 

Сетка и симметрия:

 

Контакт ухо - штифт

 

Контакт ухо-корпус

Пробовал и c Adjust To Touch, и без, и Trim Contact ON/OFF. Без разницы, расходится на первом шаге.

Если просто гашу этот контакт (suppressed), то Ansys виснет, и потом сразу ошибка.

 

Закрепления

1. Fritionless support

 

2. Displacement или Remote Displacemnt

2 часа назад, piden сказал:

Да, точка. Нужно убрать степень свободы по Z, но при этом не запрещать всему фейсу деформироваться по Z.

Нагрузка у вас вертикальная, так что это только для борьбы с численными погрешностями. Слабые пружины тоже должны были бы справится, но так надежнее.

Можно приложить Remote displacement ко всему фейсу с опцией deformable и тоже запретить только перемещение по Z.

Пробовал оба варианта.

 

В результате вот это:

 

Как быть дальше?)

Изменено 29 января 2021 пользователем Arteg

[piden 2 874]

1 minute ago, Arteg said:

Как быть дальше?)

Вот так:

4 hours ago, DrWatson said:

Скинешь архив проекта?))

File/Archive/..

только результаты не нужно добавлять)

 

[Arteg 73]

@piden @DrWatson

 

Ссылка на архив проекта: https://yadi.sk/d/_Hb9DBO3cE9lnw

 

[Jesse 958]

6 часов назад, Arteg сказал:

3. Ухо - штифт

Изначальное касание имеется.

мм а у меня показывает, что есть зазор 0,1 мм..))

Мне кажется в этом и есть вся суть проблемы: у вас изначально контакта нет, то силу вы прикладываете по сути к уху, которое висит в воздухе. Значит, надо либо попроавить в геометрии, чтоб изначально был контакт.. либо в настройках контакта поставить опцию "игнорировать изначальный зазор.." и выставить 0,1 мм.

Если не поможет, или сходимость будет плохая/медленная, то перезапустите расчёт, приложив к уху не силу, а перемещение. Силу потом можно будет вытащить из перемещений как силу реакции. Ну и симметрию исп-ть как выше советовали. Если чуть несимметрично, то ничего страшного..))

Также я бы избавился от этих лишних деталей (выделенные фаски и мелкие отв-я), которые никак не влияют на расчёт. 
Зачем они вам? Чтоб конечных элементов побольше вышло?)

[Arteg 73]

11 минут назад, Jesse сказал:

Также я бы избавился от этих лишних деталей (выделенные фаски и мелкие отв-я), которые никак не влияют на расчёт. 
Зачем они вам? Чтоб конечных элементов побольше вышло?)

Да на самом деле просто лень было возиться) А вообще я немного упрощал геометрию, да.

 

11 минут назад, Jesse сказал:

мм а у меня показывает, что есть зазор 0,1 мм..))

Странно...вот скрины модели из Solidworks и из Ansys (в .x_t уже). 

В солиде выставлено сопряжение "Касательность", да и визуально видно.

 

 

11 минут назад, Jesse сказал:

приложив к уху не силу, а перемещение

Да, как вариант.

 

11 минут назад, Jesse сказал:

Силу потом можно будет вытащить из перемещений как силу реакции.

Это ведь только через Remote Point можно сделать, да?

Изменено 29 января 2021 пользователем Arteg

[piden 2 874]

@Arteg , вам проще эту конструкцию по-отдельности посчитать: отдельно корпус с пином, отдельно страховочное ухо.

Ну и решить заранее, для чего считаете: чтобы посмотреть, где усилить конструкцию, либо посмотреть, как она ведет себя при во время поломки. Во последнем случае в static скорее всего ничего не получится.

 

Предположим пока первый вариант.

Можно и все вместе считать, но довольно заморочено это: приходится вращение уха вокруг X ограничивать, чтобы не болталось. Ввел пружину с малой жесткостью относительно величины нагрузки. Сделал уже свою версию, с линейным материалом.

Проект не выкладываю, т.к. все равно 2020R1.

Spoiler

Остальные контакты аналогичны

 

Для всех контактов одинаково (остальная сетка очень грубая):

 

 

 

 

 

 

 

Здесь приложено малое перемещение на первом шаге для инициализации контакта. На втором шаге оно отключено (ПКМ на номере шага в таблице - Activate/Deactivate)

 

 

Сила тоже в два этапа приложена:

 

Ну и резы:

 

 

 

 

 

 

 

 

Изменено 29 января 2021 пользователем piden

[Jesse 958]

29 минут назад, Arteg сказал:

Это ведь только через Remote Point можно сделать, да?

не обязательно. Можно обычным перемещением. Как заделка только с ненулевым значением как бы)

 

7 часов назад, Arteg сказал:

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.

ну, это подтверждает мою гипотезу

 

7 часов назад, Arteg сказал:

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

не только из-за fixed support. Хоть и алюм и модуль у него в 3 раза меньше, зато у этого сплава предел текучести больше чем 08Х аж на 80Мпа. Плюс он тупо толще. нанмого)

[Arteg 73]

56 минут назад, piden сказал:

вам проще эту конструкцию по-отдельности посчитать

Так то оно так, но я хотел еще сделать расчет всей системы в сборе. то есть каретка на профиле.

Например, хотел посмотреть как поведет себя каретка когда будет нижней частью уха ( которая в контакте №2) упираться в профиль. Профиль при этом вертикально расположен.

Или например, профиль горизонтально расположен, как сейчас, но нагрузка прикладывается к уху в перпендикулярной ему плоскости, то есть в бок.

Так что, думаю еще помучаюсь с этим всем))

 

1 час назад, piden сказал:

Ну и решить заранее, для чего считаете: чтобы посмотреть, где усилить конструкцию

Да, именно для этого. Проверить, выдержит ли нагрузку.

 

1 час назад, piden сказал:

либо посмотреть, как она ведет себя при во время поломки.

Ради интереса, и на будущее, а в каком модуле это решать?)

 

59 минут назад, Jesse сказал:

Плюс он тупо толще. нанмого)

На самом деле не на много. Ухо 8 мм, корпус каретки 10.

[piden 2 874]

2 minutes ago, Arteg said:

Ради интереса, и на будущее, а в каком модуле это решать?)

В динамике, неявной или явной. Т.е. в transient structural или explicit dynamics.

Вы экспертом станете, когда этот проект закончите)