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

[Jesse 958]

@Arteg как и предполагалось, попытка посчитать с приложенной силой не увенчалась успехов. Приложил перемещение 4 мм - всё ок считается..) Задал по точкам ваши кривые деформирования, закрепил сверху как на ваших картинках. Добавил симметрию плюс доупростил геометрию..)
Досчиталось, правда до 2 с лишним мм. Соотв-ая сила (понятное дело нелинейной) реакции составила 5кН.

 

Напряжения при такой нагрузке превысили предел текучести в штырьке и ухе. Однако судя по эпюре контактного давления, оно так и не упёрлось в корпус (при данной нагрузке).

Пластику считал соотв-но кинематическим упрочнением. Контакт узел-поверхность.
https://fex.net/ru/s/63frnsy

 

[url=https://yapx.ru/v/K0A2F][img]https://i.yapx.ru/K0A2F.gif[/img][/url]

Изменено 29 января 2021 пользователем Jesse

[piden 2 874]

34 minutes ago, Jesse said:

Приложил перемещение 4 мм - всё ок считается..)

34 minutes ago, Jesse said:

Досчиталось, правда до 2 с лишним мм.

Досчиталось, правда, до 1,6 мм (4мм приложенных х 0,4 s).

Но попытка зачетная)

 

 

[karachun 2 038]

Господа, я вынужден сообщить вам пренеприятнейшее известие.

 

 

UPD. Хотя нет, наши полномочия еще не все.

 

Не посмотрел что здесь предел прочности повыше.

Изменено 29 января 2021 пользователем karachun

[Arteg 73]

1 час назад, piden сказал:

Вы экспертом станете, когда этот проект закончите)

I'll do my best!

Хотя, я надеюсь, что закончу этот проект в ближайшее время, т.к. сроки имеют место быть)

1 час назад, Jesse сказал:

Напряжения при такой нагрузке превысили предел текучести в штырьке и ухе.

Да, так и должно быть.

Главное чтобы предел прочности не превысило ни в одной детали.

1 час назад, Jesse сказал:

о 2 с лишним мм. Соотв-ая сила (понятное дело нелинейной) реакции составила 5кН

Этот момент поясните, про силу, пожалуйста...Как ее следует понимать? Как понять выдержит конструкция 15 кН или нет из такого расчета?

9 минут назад, karachun сказал:

Господа, я вынужден сообщить вам пренеприятнейшее известие.

А это откуда?)

[karachun 2 038]

9 минут назад, Arteg сказал:

А это откуда?)

Расчет на срез. Любой учебник по сопротивлению материалов или справочник инженера-конструктора. Например Анурьев. Том 3.

 

Только в справочниках допускаемые напряжения на срез уже берут с запасом а я взял без. У меня tau=sigma/sqrt(3).

Если возьмете допускаемые как рекомендуют справочники - как 0.2...0.3 от нормальных напряжений то у вас и с 830 МПа этот штырь не пройдет.

Ну и смятие - алюминь же намного слабее нержи. обычно смятие не считают но в вашем случае стоит и его тоже проверить.

https://edu.tltsu.ru/er/book_view.php?book_id=34e&page_id=981

Изменено 29 января 2021 пользователем karachun

[Arteg 73]

@karachun Понял, спасибо! Посмотрю, изучу.

Хотя в этом расчете меня больше интересует корпус и ухо. По опыту на предприятии, такой штифт 15 кН держит гарантированно

[karachun 2 038]

@Arteg А зачем задавать контакт Ухо-корпус, если ухо будет проворачиваться в противоположную сторону?

 

[Jesse 958]

1 час назад, Arteg сказал:

Этот момент поясните, про силу, пожалуйста...Как ее следует понимать? Как понять выдержит конструкция 15 кН или нет из такого расчета?

ну как как. Смотреть напр/деф как обычно.)
А что касается силы реакции - так она направлена в противоп-ю сторону от приложенных перемещений. То есть если б вмест перемещений я приложил силу, то получилась бы такая сила реакции. Не знаю как ещё сказать.

 

2 часа назад, piden сказал:

2 часа назад, Jesse сказал:

Приложил перемещение 4 мм - всё ок считается..)

2 часа назад, Jesse сказал:

Досчиталось, правда до 2 с лишним мм.

ну проблема то у ТС была что на первом шаге расчёт вываливался. Эта проблема решена.
Ща вот жду пока посчитает со стабилизирующей пружиной и методом Рикса вкупе.

Хотя вот ща думаю стаб пружина тут такое себе....

Ухо естественным образом ввиду своей асимметрии деформируется вбок при приложении силы/перемещения вниз. И если пружины более менее жёсткость (а с оч малой жёсткостью толку в плане стабилизации не будет), то тогда реакция в пружине будет большая..

сравни для интереса какая у тебя реакция в пружине получилась: если одного порядка, или даже в 5-10 раз меньше чем приложенная сила (15кН), то результаты неправдоподобные сильно будут..

17 минут назад, karachun сказал:

А зачем задавать контакт Ухо-корпус, если ухо будет проворачиваться в противоположную сторону?

кстати да) 
у меня в предыдущем расчёте даже на 11мм перемещении вниз так и не коснулась проушина.)
 

Изменено 29 января 2021 пользователем Jesse

[Jesse 958]

вот в моём предыдущем расчёте где я приложил нагрузку перемещением с дополнительными стабилизирующими пружинками, сила реакции получилась 10к (досчитать получилось до 11 мм суммарных перемещений). Перемещения вбок вблизи пружинки составили примерно 5мм. Я задал жёсткость пружин (ориентировался на предудуший расчёт) 100Н*мм. То есть уже на 10кН нагрузки получается реакция в пружинах 1кН, т.е. 10%. Такое себе для стабилизирующих пружин.....

Кстати, видно как ухо выгибается, становится как яйцо если в большом масштабе смотреть..

[piden 2 874]

15 minutes ago, Jesse said:

сравни для интереса какая у тебя реакция в пружине получилась: если одного порядка, или даже в 5-10 раз меньше чем приложенная сила (15кН), то результаты неправдоподобные сильно будут..

Жесткость пружины приведена. Прикинь для интереса, какая у меня реакция в пружине получилась. Перемещения-то примерно известны из эпюр)

[Jesse 958]

1 минуту назад, piden сказал:

Жесткость пружины приведена. Прикинь для интереса, какая у меня реакция в пружине получилась. Перемещения-то примерно известны из эпюр)

аа у тебя там столько картинок , видимо проглядел. Ща посмотрю)

[piden 2 874]

Just now, Jesse said:

Я задал жёсткость пружин (ориентировался на предудуший расчёт) 100Н*мм. ...Такое себе для стабилизирующих пружин.....

Ну кто ж тебе лекарь...

Just now, Jesse said:

видимо проглядел.

Советы по внимательному чтению требуются?)

[karachun 2 038]

@Jesse Пружина слишком жесткая. Это ухо должно провернуться примерно так чтобы центр отверстия в ухе и ось пина совпадали.

Я сразу развернул ухо.

 

[Jesse 958]

7 минут назад, piden сказал:

Советы по внимательному чтению требуются?)

не вижу. Хоть глаз выколи не вижу.)
ну тут чисто по логике очевидно, что неуравновешенная нагрузка велика.. соответствующая должна быть и жёсткость пружин. Иначе никак.

 

Это не кубик, который тянем за одну грань, а на противоположной грани скользящая заделка. Прикладывает пружины к боковым граням - в них реакции, очевидно, будут мизерными. Околочисленные погрешности. Но тут ж не так. 
Действительно, видимо, в динамику лезть придётся. Ну или довольствоваться ориентировочным расчётом в статике. ТСу вроде так и надо)

2 минуты назад, karachun сказал:

Я сразу развернул ухо.

да. так и надо было. А мы тут мучаемся

@karachun по идее это то же самое, что считать прочность весов, где на одной чаше подвешивают груз. В статике такое практически невозможно решить, так как система сильно неуравновешенна. Можно считать в линейной или нелинейной динамике. НО! если мы знаем заранее, какое должно быть равновесное состояние (имеется в виду равновесие твёрдых тел конечно же), то почему бы сразу не прибегнуть как бы к решению этого равновесного состояния..
Глупый пример, и объяснил не оч. Но думаю ясноэто то, что в первую очередь надо сделать на самом деле перед решением задачи статики: проверить чтоб система была более менее уравновешена, т.е. что она не будет совершать огромных движений без деформаций

Изменено 29 января 2021 пользователем Jesse

[karachun 2 038]

1 час назад, Jesse сказал:

сила реакции получилась 10к

Это для полной модели или для половины?

[ДОБРЯК 602]

6 часов назад, karachun сказал:

или для половины?

Это несимметричная конструкция.

[piden 2 874]

4 hours ago, ДОБРЯК said:

Это несимметричная конструкция.

Сможете оценить погрешность, вносимую неучетом ассимметрии?

[ДОБРЯК 602]

29 минут назад, piden сказал:

Сможете оценить погрешность, вносимую неучетом ассимметрии?

Вы напишите весь список погрешностей... В глубокой пластике.

Например 

23 часа назад, Arteg сказал:

Штифт, жестко закрепленный в корпусе.

Тогда и смогу сказать смогу или ... 

[piden 2 874]

19 minutes ago, ДОБРЯК said:

Вы напишите весь список погрешностей...

Так это вы здесь вроде недовольны вводимыми упрощениями - и уже начали составления такого списка.

Где-то у вас ждет своей очереди жесткость крыши-основания и лунная гравитация.

Вот я попросил сразу оценивать, насколько учет ваших замечаний повлияет на результат.

 

21 minutes ago, ДОБРЯК said:

Тогда и смогу сказать смогу или ... 

Да все и так заранее знают, сможете вы или.... 

[ДОБРЯК 602]

5 минут назад, piden сказал:

Так это вы здесь вроде недовольны вводимыми упрощениями

Я доволен упрощениями...

Например такими

29.01.2021 в 11:26, Arteg сказал:

Ролики каретки (4 цилиндра на корпусе) для упрощения сделаны с корпусом единым телом. В реальности они будут стальные

И еще доволен тем, что расчетчик который не умеет моделировать линейную задачу дает советы как моделировать глубокую пластику...

И считает себя большим специалистом по нажиманию кнопок...

@piden я же не мешаю вам давать советы как правильно моделировать эту задачу.

Я только заметил что конструкция несимметрична. И не только это...