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]

1 час назад, AlexArt сказал:

Если были бы какие вопросы подсказал. Но тут и так все расписали.

Завтра я начну реализовывать все вышеприведенные советы, и что-то мне подсказывает, что вопросы еще обязательно возникнут)

11 часов назад, Arteg сказал:

30.01.2021 в 23:05, DrWatson сказал:

Сделай сетку с мидсайдами

Еще раз прошу подсказать, как это сделать.

 

11 часов назад, Arteg сказал:

30.01.2021 в 23:05, DrWatson сказал:

. Силу разделил на 2 подшага - 10 Н и 7500 Н. Это нужно чтобы конструкция сработала как механизм и крюк встал в нужное положение. На первом подшаге для стабилизации ввел ограничение перемещения крюка по оси Z (продольная

Несколько шагов в расчете еще не задавал. Буду пробовать)

Если есть какие-то рекомендации или туториалы, как это делается, буду признателен!

 

Как минимум вот эти два момента)

[AlexArt 278]

@Arteg , я не смотрел ваш проект по настройкам и плохо понимаю, что такое "мидсайды" (какие средние стороны). Возможно вы принудительно взяли низкоуровневые конечные элементы. По умолчанию ставятся вроде как высокоуровневые. Возможно, учитываю вашу вакханилию в построении сетки (очень неоптимальная, боль и печаль вызывает), Ansys принудительно поставил низкие.

Короче, по-хорошему бы с сеткой поработать надо. Но этому надо учится хотя бы немного. )

Два шага задаются в Analysis settings в дереве проекта, там и пружинки есть Weak springs, кажется.

Не брезгуйте пользоваться справкой. )

[Arteg 73]

41 минуту назад, AlexArt сказал:

Возможно, учитываю вашу вакханилию в построении сетки

 

41 минуту назад, AlexArt сказал:

. Но этому надо учится хотя бы немного. )

Ну так-то по сетке я смотрел туториалы, книжки по Ansys читал... я думал она более менее у меня нормальная.

Проблема в тот что она тетраэдральная, или в том что нет сгущения в области контактов?

И еще, как заставить Ansys строить прямоугольные элементы везде?

Я понимаю, как делать это через Sweep, но sweep не везде можно применить.

[AlexArt 278]

@Arteg , не понятно какие вы там туториалы смотрели, по идее там должно было быть это показано. Сетка, во-первых, жрет расчетное время в пустую, во-вторых, нелинейные контакты любят аккуратную сетку, следовательно, тоже потеря времени.

У меня сейчас нету доступа к Ansys'у. Не могу показать.

Добавляете настройку сетки, в разделе сетки, выбираете, нужное тело/область/поверхность/ребро/точку и настраиваете. На кошках тренируйтесь для начала, а потом на своей задачке.

Ну вообще гибридную сетку можно использовать, не обязательно чистые гексы.

 

[Arteg 73]

Итак. с учетом советов и замечаний, решил для начала посчитать отдельно штифт с ухом. 

Штифт закрепил как Fixed Support на выделенной поверхности (то в которой он в корпусе каретки сидит).

 

Ухо довернул, как советовал @karachun, чтобы центры отверстий уха были на оси Y, друг под другом.

Сделал более подробную сетку из гексов, + добавил Contact sizing.

 

Задал нагрузку перемещениями. Изначально задал только перемещение remote point по Y, и включил weak springs с жесткость 10 Н/мм, но расчет не хотел работать. 

Добавил, что по Z перемещение 0 мм.

 

Так все посчиталось замечательно, по напряжениями тоже полный порядок!

 

Force reaction в Remote Point и Weak Springs:

 

Также, повторил расчет с нагрузкой через силу 7500 Н (ссылка на анимацию):

https://ibb.co/LgrCQs1

 

Реакции в пружинах в этому случае:

 

 

По-моему, здесь все корректно сделано. Разве что, там где нагрузку прикладываю можно сетку мельче сделать.

Жду подтверждений/опровержений)

 

Изменено 1 февраля 2021 пользователем Arteg

[sir emin 2]

del
 

Изменено 1 февраля 2021 пользователем sir emin

[ДОБРЯК 606]

Кстати и этот элемент конструкции несимметричный.

Что вы там моделируете в глубокой) пластике и с нелинейными) контактами? 

[Arteg 73]

7 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Кстати и этот элемент конструкции несимметричный.

Хоспади, я думаю все и так в курсе, кто читал/смотрел внимательно)

Сейчас решение делаем с симметрией, т.к. это быстрее, и задача стоит в отладке расчета и решении контактной задачи. 
Когда это будет готово, решить всю модель без симметрии не составит никакого труда.

 

Блин, вот при всем моем уважении, но последние ваши комментарии только флуд создают, а КПД = 0 (( 

[ДОБРЯК 606]

5 минут назад, Arteg сказал:

Когда это будет готово, решить всю модель без симметрии не составит никакого труда.

Если только сможете правильно закрепить...

 

6 минут назад, Arteg сказал:

Блин, вот при всем моем уважении, но последние ваши комментарии только флуд создают, а КПД = 0

Какой же это флуд? конструкция несимметрична. 

Считайте вам никто не мешает. 1/4 считайте еще быстрее будет... 

Сразу с контактом в глубокой пластике...

[Arteg 73]

1 минуту назад, ДОБРЯК сказал:

Если только сможете правильно закрепить...

С этим разберемся.

 

1 минуту назад, ДОБРЯК сказал:

Какой же это флуд? конструкция несимметрична. 

Ну такой, что кроме этой очевидной информации, которую любой желающий мог увидеть еще в заглавном посте этой темы (скриншоты контактов), даже не скачивая модельку, вы ничего более не писали.

Таким образом вы обращаете внимание на то, что и так понятно известно, и никакой пользы эта инфа не приносит, из пустого в порожнее. 

[ДОБРЯК 606]

11 минут назад, Arteg сказал:

Таким образом вы обращаете внимание на то, что и так понятно известно, и никакой пользы эта инфа не приносит, из пустого в порожнее. 

Я же пишу не только для вас. Любой серьезный расчетчик понимает что нельзя моделировать с условиями симметрии. Тем более с контактом...

И в глубокой пластике.

Научитесь правильно моделировать в линейной зоне

[Arteg 73]

Посчитал вместе с корпусом с симметрией.

Контакты задал также, как при расчете уха и штифта.

 

Закрепления: Frictionless Support на роликах, Remote Displacemnt на корпусе и ухе с ограничением по Z=0 мм, остальное свободное.

Нагрузка силой 7500 Н.

 

Результаты:

 

Ссылка на анимацию: https://gifyu.com/image/UFpl

 

Как и ожидалось, корпус немного разъезжается в стороны, но в допустимых пределах.

В целом, я доволен результатом)

 

Скоро еще один случай буду делать....там тоже могут быть трудности с контактами, так что stay tuned)

Изменено 1 февраля 2021 пользователем Arteg

[piden 2 874]

30 minutes ago, ДОБРЯК said:

Научитесь правильно моделировать в линейной зоне

А вы умеете "правильно"? Или хотя бы знаете, как это? Слышали рассказы, может, где-то на ЗИЛе?

 

Смотрите, снова с сантиметрами не запутайтесь, когда будете несчастную статику для деталюшки считать)

 

[Jesse 963]

1 час назад, Arteg сказал:

Ухо довернул, как советовал @karachun, чтобы центры отверстий уха были на оси Y, друг под другом.

Сделал более подробную сетку из гексов, + добавил Contact sizing.

 

1 час назад, Arteg сказал:

Задал нагрузку перемещениями. Изначально задал только перемещение remote point по Y, и включил weak springs с жесткость 10 Н/мм, но расчет не хотел работать. 

Добавил, что по Z перемещение 0 мм.

а под силой не пробовали считать? по идее тоже должно без проблем считаться когда повёрнуто

 

16 часов назад, DrWatson сказал:

какой у тебя контакт между штифтом и кольцом? У меня нелинейный с раскрытием и трением.

что такое контакт с раскрытием? 
я задавал обычный контакт без трения.. Трение тут не должно сильно влиять не ндс, т.к. оно участвует в основном в движении тела как жёсткого целого, соотв-но касательные напряжения, вызванные им, должны быть копеечными. А сходимость плохеет...
Мизес и контактное давление

[Arteg 73]

1 час назад, Arteg сказал:

Также, повторил расчет с нагрузкой через силу 7500 Н (ссылка на анимацию):

https://ibb.co/LgrCQs1

@Jesse проглядели)

 

[ДОБРЯК 606]

7 минут назад, piden сказал:

А вы умеете "правильно"?

Моделировать правильно несимметричные конструкции с условиями симметрии не умею.

Но я же про это и говорю господин @piden

[Jesse 963]

@Arteg , ну и каков вердикт? вроде, у всех меньше предела прочности получились напряжения. Сколько там у 08Х? 500 МПа?

Изменено 1 февраля 2021 пользователем Jesse

[Arteg 73]

2 минуты назад, Jesse сказал:

ну и каков вердикт?

Да, все держит)

Предел прочности у взятой нержи 515 МПа, если по ГОСТу. Истинные, соответственно еще выше.

 

Вот кстати stress strain curve аналога этой стали - AISI 304. Я по нему мультилинейную кривую в Ансис задавал

[Arteg 73]

01.02.2021 в 13:44, Arteg сказал:

Скоро еще один случай буду делать....там тоже могут быть трудности с контактами

Итак, продолжаем тему решения контактной задачи. 

Перепробовал уже кучу вариантов, но безуспешно.

 

Задача

Профиль расположен вертикально, и закреплен жестко с двух сторон.

На профиль надета каретка, которая частью уха прижимается к профилю, и таким образом на нем стопориться. Чем больше нагрузка на ухо, тем сильнее оно давит в профиль.

 

Сетка

 

 

Контакты в каретке такие же, как в предыдущей задаче.

Штифт жестко связан с корпусом.

Ухо-штифт:

 

Профиль с кареткой контактирует в двух местах:

1. Сегмент цилиндрической части роликов (ролики не спилены, как в прошлой задаче) с трением контактирует с профилем.

 

2. Торец нижних роликов после нагрузки съедет и упрется в выступ на профиле. Контакт с трением. 

 

3. Ухо - профиль

 

 

Нагрузка

Пробовал задавать и через перемещения, и через силу.

Последняя попытка - задал нагружение в 3 шага: 10 Н, 100 Н и 7500 Н.

Первые 2 шага просчитались, последний развалился примерно на 10%.

 

Ограничения

Пытался хоть как-то помочь расчетчику...

 

Едва-едва удалось получить решение при жестком закреплении между штифтом и ухом, и ограничением корпуса от перемещения по оси Z. Результат, конечно, некорректный, но визуально дает представление о том, как каретка будет поворачиваться и деформироваться.

 

 

Ссылка на проект: https://yadi.sk/d/h75voQ_RzCFvBw

 

Господа, нуждаюсь в вашей помощи.

Какие ограничения нужно добавить/изменить?

Может нужно задать бОльшее количество подшагов?

Ввести какие-нибудь ацкие пружины?

 

@piden @karachun @DrWatson @Graf Kim @Orchestra2603 @Jesse @AlexArt

[ДОБРЯК 606]

5 минут назад, Arteg сказал:

Итак, продолжаем тему решения контактной задачи. 

С нетерпением ждал продолжение этого бесконечного сериала.

С контактом и с глубокой нелинейностью...