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]

 

Это для контактов.

Для закреплений все проще, ничего дописывать не надо. Посмотрите, на ютубе есть информация

[Arteg 73]

14 часов назад, imt сказал:

@Arteg уверял, что механизм подклинивает хорошо

Да, но вполне может быть что мой вариант каретки потребует доработок. Хорошо и проверенное работает сам принцип такого механизма. Ранее я скидывал существующую систему, которая работает именно так.

 

14 часов назад, imt сказал:

А в реале как испытания проходят - дергают (быстро) или тянут (медленно)?

Испытываются оба варианта. 

 

14 часов назад, imt сказал:

Все остальные контакты без трения с настройками по умолчанию.

Между роликами и направляющей тоже без трения? Они ведь участвуют в механизме стопорения..

[imt 59]

9 часов назад, Arteg сказал:

Хорошо и проверенное работает сам принцип такого механизма.

Вам, конечно, виднее. Если интересует именно динамика механизма и задача сходится, отчего не посчитать. Немного смущает время расчета 0.001 сек (удар в стену автомобиля - это 0.15-0.20 сек)

В анимации GrafKim все устраивает? Представлял себе стопорение, как отсутствие движения. А в анимации каретка продолжает движение. Или именно за счет этого заторможенного движения и происходит гашение скорости? Т.е. упавший человек не останавливается, продолжает двигаться (сползать), просто с маленькой скоростью?

 

В статической задаче можно руками чего-нибудь посчитать проверить (равновесие сил, например).

9 часов назад, Arteg сказал:

Между роликами и направляющей тоже без трения? Они ведь участвуют в механизме стопорения..

Это просто демонстрации, как можно поджать конструкцию в начальный момент.

Здесь трение между роликами 0.5

Тоже чего-то посчиталось...

[Arteg 73]

1 час назад, imt сказал:

 Т.е. упавший человек не останавливается, продолжает двигаться (сползать), просто с маленькой скоростью?

Нет, вы верно сказали, стопорение - полная остановка.

На последней анимации очень похоже!

 

Попробую повторить этот вариант. Возможно еще будут вопросы к вам, о том как что задавать)

[imt 59]

1 час назад, Arteg сказал:

Возможно еще будут вопросы

Короткие пояснения на примере теста (может пригодится и для Вашей задачи).

1. Решаем симметричную задачу. Конструкция ведь симметричная?

 

2. Для начала используем шарниры вместо тел с контактами. Например, в тесте между кулачком и кареткой стоит вращательный шарнир вместо штифта
В результатах расчета можно посмотреть силы реакции в шарнире и оценить прочность штифта обычным инженерным способом.
То же самое можно сделать и для колесиков

 

3. Регулярная сетка на контактных поверхностях. Перемещение вместо силы.

 

4. Заметили, как на картинке кулачок немного прыгает на впадинке?
Чтобы это поправить, наверное лучше вместо впадинки на профиле, просто чуть подрезать левое колесо и приклеить его (Bond-контакт) к профилю. Между колесом и кареткой задать вращательный шарнир (см. п.2)
Теперь контакт с трением между кулачком и  профилем (уже без впадинки) станет проще и будет лучше работать.

 

Это все соображения по тестовой задаче.
Для Вашей задачи возможно надо будет еще что-то придумать.
Как-то так...  

[Graf Kim 217]

5 часов назад, imt сказал:

Вам, конечно, виднее. Если интересует именно динамика механизма и задача сходится, отчего не посчитать. Немного смущает время расчета 0.001 сек (удар в стену автомобиля - это 0.15-0.20 сек)

 

Если вы это про мой расчёт, то с таким временем я только для отладки запускал. По моим оценкам характерное время торможения на рывке что-то типа секунды. Ну десятая в пределе. Никак не быстрее.

[Graf Kim 217]

@Arteg, как там актуальность задачи? У меня RAID уже ребилдится на новых хардах.)

Изменено 17 февраля 2021 пользователем Graf Kim

[Arteg 73]

48 минут назад, Graf Kim сказал:

@Arteg, как там актуальность задачи? У меня RAID уже ребилдится на новых хардах.)

Поздравляю!

В целом, сильной актуальности уже нет.

Сам задачу я так и не смог адекватно сделать, но с учетом других расчетов было принято решение готовить образцы для реальных испытаний. 

 

Времени на Ансис теперь значительно меньше, но спортивный интерес в решении этой задачи у меня есть)

[Graf Kim 217]

Вот что динамика животворящая делает.

 

Скрытый текст

 

 

 

Смущает только что не удерживается она за счёт трения. Примерно на 25% нагрузки при трении 0,35 начинает скользить.

 

[imt 59]

23 часа назад, Graf Kim сказал:

Вот что динамика животворящая делает.

Да. Динамика - вишенка на торте. Без статики не поймешь, почему не работает...

Судя по картинке, тормозят только два колесика из четырех. Это ясно и без расчетов, просто общие соображения.

Если бы мойщиком окон был я, то выбрал бы механизм из предыдущей страницы. У него тормозят все четыре колеса, он гарантировано работает и более безопасный.

@Graf Kim пжл, осветите вопрос:

размерность, расчетное время;

время счета, кол-во итераций;

на чем считалось и т.п.

[Graf Kim 217]

51 минуту назад, imt сказал:

@Graf Kim пжл, осветите вопрос:

размерность, расчетное время;

время счета, кол-во итераций;

на чем считалось и т.п.

Модель 74k узлов, длительность процесса 0,1 секунды. Досчиталось до четверти этого времени, потом каретка улетела.

3080 итераций посчитались приблизительно за 7 часов на Core i7 - 7700k. Памяти такой задаче нужно около 4 Gb для прямого решателя.

Изменено 28 февраля 2021 пользователем Graf Kim